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En esta sección estudiaremos los componentes fundamentales de una microcomputadora. Estudiaremos el gabinete, la fuente de alimentación, el motherboard, el microprocesador, las estructuras del bus, las unidades de disco rígido y de disco flexible, los monitores y los teclados. Todos estos componentes son necesarios para que un sistema funcione como corresponde.
Empecemos por el gabinete que es, en esencia, una caja que contiene todos los otros componentes.
Constituye la estructura del gabinete y está compuesto por los siguientes elementos:
A menudo no se toma en cuenta el gabinete cuando se compra una Computadora en un negocio. Tampoco constituye un factor de preocupación si el proveedor o una tercera parte se hace cargo del servicio técnico. Sin embargo, si usted mismo ha de prestar el servicio técnico, instalar los elementos adicionales, etc., debe dedicar algún tiempo a examinar el gabinete desde el punto de vista del soporte técnico:
Facilidad de acceso
¿De ser necesario, se puede acceder al sistema? ¿Cuántos tornillos hay que sacar para obtener ese acceso? ¿Se usan en el gabinete tornillos "cautivos"? ¿La cubierta se saca con facilidad?
Seguridad
¿Hay una cerradura para impedir que se saque la cubierta? ¿Hay una única llave para todos los gabinetes, o existen llaves individuales?
Posibilidad de expansión
¿Cuántas unidades de disco se pueden instalar, y de qué tamaño? ¿Cuán difícil es el acceso al hardware?
Pueden existir otros factores que merezcan atención. Por ejemplo, el tamaño del gabinete determinará el lugar donde se puede ubicar el sistema: sobre un escritorio, en el suelo, etc.
Es la pieza que se coloca en la parte superior y se fija al armazón. A menudo comprende los siguientes elementos:
Paneles que se pueden extraer para instalar discos.
Cerradura, para proteger la cubierta y el sistema contra un acceso no autorizado.
¡ADVERTENCIA! Si hay cerraduras en las cubiertas y los usuarios reciben las únicas llaves existentes, puede suceder que se pierdan las llaves y las cubiertas queden cerradas sin posibilidad de acceso posterior.
La cubierta protege de daños físicos a los delicados componentes alojados en el interior del sistema y proporciona un blindaje contra emisiones de campos electromagnéticos (EMF) o "ruido" electrónico.
Para que la computadora funcione, es necesario alimentarla con energía eléctrica. Se la enchufa a un tomacorriente de pared que provee corriente alterna (CA) de 220 voltios. Pero en su interior, las computadoras emplean corriente continua (CC) de 5 y de 12 voltios. Por consiguiente, se necesita un dispositivo que transforme la corriente de 220 voltios del tomacorriente. Esta función la cumple la fuente de alimentación, cuyos conectores pueden ser de tipo Molex (cuadrados) o de tipo Burndy (rectangulares).
Si bien las especificaciones de una fuente de alimentación pueden indicarse de diversas maneras, habitualmente se indican en vatios. Un vatio es una unidad de medida que se usa para dispositivos de alimentación eléctrica y está afectada por la electricidad que circula a través del dispositivo. Como los componentes de las computadoras son cada vez más eficaces en razón de la integración en gran escala y los nuevos diseños que requieren baja energía, una fuente de alimentación de 200 ó 250 Watts (vatios) es por lo común suficiente para la mayor parte de los sistemas. Pero no se sorprenda si encuentra fuentes de 300 Watts o más en alguno de los grandes servidores de red, que tienen discos de mucha capacidad y cuentan también con otros periféricos.
Las fuentes de alimentación están ubicadas por lo general en un ángulo posterior, en el interior de la computadora, y se distinguen porque parten de ellas varios cables de distintos colores. Estos cables son las conexiones de alimentación y se utilizan para conectar los periféricos, como unidades de disquetes flexibles, unidades de cinta o unidades de disco rígido. Es muy probable que la fuente de alimentación tenga adosado un ventilador: si bien los nuevos diseños prescinden del ventilador, la mayoría todavía lo utiliza para mantener una temperatura interna compatible con el diseño de los circuitos. El ventilador expulsa el aire caliente e incorpora aire frío al interior.
La fuente de alimentación cuenta con una línea de CA que la conecta a la pared. También cuenta con conectores para los dispositivos periféricos externos. Habitualmente, hay tres conectores para unidades de disco, o más, y dos conectores para el motherboard. Los discos rígidos y las unidades de disquetes de 5 1/4 pulgadas utilizan el mismo conector, las unidades de 3 1/2 pulgadas emplean un conector más pequeño. En los modelos más antiguos de computadora, el monitor estaba conectado a la fuente de alimentación. En los modelos más modernos, el monitor sé enchufa directamente al toma de la pared porque necesita más energía que la que proporciona la fuente.
Hablando en términos algo más técnicos, la corriente alterna (CA) se transforma en corriente continua (CC). En la fuente de alimentación hay cuatro valores de tensión (voltaje) distintos: + 1 2 voltios; -1 2 voltios; +5 voltios y -5 voltios. La tensión de + 1 2 voltios está destinada al motor y la de +5 voltios, al procesador. Estos son los cuatro niveles de electricidad necesarios para que la computadora funcione. Los distintos dispositivos emplean niveles de tensión también distintos. La fuente no sólo realiza las transformaciones necesarias, sino que garantiza una distribución pareja del flujo de electricidad en la computadora, sin sobre impulsos ni caídas de tensión.
Debido a los niveles de tensión propios de la fuente, y teniendo en cuenta que no todos los técnicos son electricistas profesionales, no se aconseja reparar las fuentes de alimentación sino reemplazarlas directamente por otra fuente nueva. Lo que sí puede hacerse es verificar los niveles de tensión de los conectores para ver si son los que corresponden.
La tabla siguiente indica las especificaciones correspondientes a cada una de las conexiones que parten de la fuente de alimentación.
Cable Tensión Rango admitido Rango de corriente
(Amperaje)
Amarillo +12 +8,5 - +12,6 0,0 - 2,00
Azul -12 +8,5 - +12,6 0,0 - 0,25
Rojo +5 +2,4 - +5,2 2,3 - 7,00
Blanco -5 -4,5 - -5,4 0,0 - 0,30
Las especificaciones pueden verificarse con un tester provisto de un dial donde el técnico indica qué quiere verificar, seleccionando voltaje de CC, voltaje de CA o amperaje. Más adelante, explicaremos detalladamente cómo se usa un tester.
Cuando deba elegir una fuente de alimentación como pieza suelta para armar una PC a partir de sus componentes, o cuando le den a elegir entre varias opciones en sistemas ya armados, tendrá que reflexionar un poco sobre el tema. Si bien todas las fuentes de alimentación utilizan la misma tensión de entrada y generan las mismas tensiones de CC de salida, existen entre ellas ciertas diferencias que pueden tener importancia para su decisión.
Energía pico
Este valor determina la cantidad de energía disponible en situaciones breves de alta corriente, como la que se produce al encender la computadora. Los discos rígidos de gran capacidad pueden exigir valores más altos de energía pico.
Cantidad y tipo de colectores
Será necesario un conector para cada disco rígido y cada unidad de disquetes flexibles instalada. Los discos rígidos y las unidades de disquetes de 5 Y4 pulgadas utilizan el mismo conector.
La mayor parte de las unidades de disquetes de 3 1/2 pulgadas emplean un conector distinto. Existen adaptadores que convierten un tipo de conector en el otro.
En las computadoras actuales, la fuente de alimentación debe tener un valor mínimo comprendido entre 200 y 250 Watts, y para Pentium IV superar los 400 W
A continuación ofrecemos una lista de las especificaciones eléctricas correspondientes a algunos dispositivos de uso común. Hay muchos factores que pueden alterar estos valores: consulte siempre la documentación del proveedor para averiguar los valores específicos de cada dispositivo.
Dispositivo Corriente alterna (CA) Requisitos de potencia
Requisitos a 120 voltios
Placa del sistema 0,80 amperios 96,0 VA
y tarjetas de expansión
Unidad de disquete 0,16 amperios 19,2 VA
y adaptador **
Unidad de diskette adicional 0,05 amperios 6,0 VA
Disco rígido 0, 1 3 amperios 15,6 VA
** Valor promedio para una unidad de 3 1/2. Aumentarla a 40 VA para una unidad de 5 1/4.
VA (voltamperio) es una unidad de potencia equivalente al VATIO.
Desde la aparición de la microcomputadora, la mayor parte de las PC incluye casi todos sus componentes electrónicos en una sola placa, que a lo largo del tiempo, ha recibido muchos nombres. Si bien la expresión "placa del sistema" es la más frecuente, quizá también oiga hablar de "placa madre", de "placa base" o, simplemente de planar, pero siendo la mas utilizada en el medio la de motherboard.
El Motherboard es una placa de circuitos impresos que aloja todos los chips necesarios para que la PC funcione, entre ellos, el chip correspondiente al procesador, el chip opcional del coprocesador matemático, el del reloj y el de la memoria.
Al examinar un motherboard, pueden hallarse diferencias entre las distintas marcas, especialmente en los modelos más antiguos. La estandarización posterior logró que la mayoría de los modelos presenten motherboards similares. La vieja actitud que se vanagloriaba de ofrecer "algo diferente" ha perdido gran parte de su atractivo porque los numerosos proveedores de periféricos existentes en la actualidad no pueden ofrecer productos que respondan a una diversidad de diseños y sean al mismo tiempo competitivos en cuanto al precio. Aunque siempre existen "pro y contra" con respecto a los productos de distintos proveedores, la mayoría de las decisiones de peso en computación se focalizan en el chip del procesador o unidad central de proceso (CPU).
El motherboard, denominada también "placa madre" porque aporta funciones a los restantes circuitos y componentes instalados, incluye los siguientes elementos:
A menudo existen también otros elementos instalados en el motherboard.
Los componentes del motherboard, en especial el chip del microprocesador y el juego de chips que lo rodea, determinan la capacidad intrínseca del sistema.
El motherboard tienen varias capas. No es difícil con la tecnología moderna de fabricación que una placa madre tenga 14 capas o más, que comprenden líneas de tensión y demás circuitos de soporte, ubicados sobre la propia capa o en el espacio existente entre dos capas contiguas.
Dediquemos un momento a los temas relacionados con el rendimiento de la placa del sistema:
Velocidad
La velocidad de la placa depende de la velocidad del reloj del procesador, del tamaño de los buses internos y externos y del propio diseño del procesador. Intel está lanzando al mercado en la actualidad procesadores con velocidad dual que funcionan con distinta velocidad, acorde con su reloj interno y externo. La velocidad del bus también afecta la velocidad global de la placa.
Configuración
Nos referimos a la configuración de la propia placa del sistema y a la facilidad que ofrece para modificarla.
Memoria
Se denomina con este nombre a la memoria instalada en la propia placa del sistema y a la memoria direccionable por el microprocesador. Más adelante en el curso nos referiremos a los distintos tipos de memoria y a cuáles son las relaciones existentes entre ellos.
Tipo de bus
Al comprar una placa madre debe tenerse en cuenta si ofrece o no soporte para buses tipo ISA o EISA y para las distintas plataformas de buses locales, PCI o bus local VESA.
Circuitos de soporte
Nos referimos con este nombre a elementos "adicionales" integrados, como el video y los puertos de comunicaciones.
Soporte de software
Las distintas placas del sistema ofrecen soporte para diferentes tipos de sistemas operatívos y de software de aplicación.
Se considera que el microprocesador es el "cerebro" de la computadora. Una metáfora más correcta tal vez, sea decir que el microprocesador "dirige el tránsito" dentro de la microcomputadora. La CPU controla todas las actividades del sistema. Todos los dispositivos conectados a la microcomputadora deben comunicarse con el microprocesador para llevar a cabo las tareas que les corresponden.
Un chip de microprocesador está integrado por millones de transistores colocados sobre una lámina más delgada que una hoja de papel. Los transistores permiten que la corriente eléctrica fluya por un material sólido denominado silicio, Los circuitos integrados (IC) son un conjunto de transistores integrados sobre el silicio. A menudo se los denomina chips" (trocitos) porque están formados por pequeñas piezas de silicio que contienen las instrucciones del software. Los cambios producidos en la corriente eléctrica que arriba al chip hacen que se desplacen electrones en determinados sitios del chip, fenómeno que constituye la instrucción de software.
A lo largo del tiempo, disminuyó el tamaño de los chips, con un consiguiente aumento de la velocidad. Cuanto más pequeños son los transistores, tanto mayor es la cantidad que cabe en una misma superficie. Aumenta así la densidad de transistores y los electrones deben recorrer tina distancia más pequeña.
Un microprocesador provisto de transistores más pequeños puede trabajar con una velocidad de reloj mayor y procesar millones de instrucciones por segundo (MIPS). Cuanto mayor es la densidad de transistores, tantas más instrucciones se pueden procesar por segundo, tanto más rápido es el reloj y la propia computadora.
El microprocesador tiene una forma cuadrada o rectangular que lo caracterizan. El número de modelo está grabado sobre el chip, el cual puede montarse sobre un zócalo, soldarse directamente a la placa del sistema o colocarse sobre su superficie. Habitualmente, la patilla (pin) 1 se identifica mediante una pequeña muesca situada en la esquina del chip.
La mayor parte de microprocesadores cuenta con un coprocesador matemático. Se trata de un chip especial que brinda al procesador la posibilidad de efectuar operaciones aritméticas. Las aplicaciones deben aprovechar las posibilidades del coprocesador cuya presencia puede mejorar significativamente el rendimiento global del sistema cuando éste debe ejecutar una aplicación que exige mucho cálculo.
Antes de comparar los diversos chips de microprocesador disponibles, debemos hablar de algunos factores que afectan su rendimiento. La velocidad de funcionamiento de un procesador depende en gran medida de la velocidad del reloj o de la frecuencia con que éste ejecuta las instrucciones.
La velocidad del reloj se mide en Megahertz, o sea, en millones de ciclos por segundo. La velocidad externa de reloj es la velocidad con la cual el microprocesador tiene acceso a la información que está fuera de él, sea en la memoria cache externa o en la memoria RAM del sistema. La velocidad interna de reloj es la velocidad con que el procesador obtiene información dentro de sus propios límites: información de sus registros o de su memoria cache interna.
Otros factores que influyen en la velocidad global de cómputo son: la memoria cache externa, la arquitectura de la memoria cache y la velocidad de la memoria RAM del sistema.
Si bien las actividades del microprocesador son relativamente simples y repetitivas, la potencia de procesador reside en la velocidad con que realiza estas operaciones rutinarias.
El reloj del sistema marca el "tiempo", como en la música, para que los otros dispositivos funcionen. En esencia, constituye el "pulso" de la microcomputadora.
Es necesario sincronizar los distintos tiempos dentro del sistema. Con cada pulso del reloj, el sistema emite una petición que recorre el microprocesador y constituye el ciclo correspondiente. Puede concebirse un ciclo como una única petición o una única respuesta dentro del microprocesador.
Los pulsos del reloj se cuentan por millones. Hay millones de pulsos o ciclos por segundo. Esto coincide con la cuenta en megahertz (MHz) o millones de ciclos por segundo.
El corazón del reloj es una delgada oblea de cristal de cuarzo que vibra cuando la electricidad pasa a través de ella. Cada vibración genera un pulso que llega a todos los componentes del sistema a través de los cables. Los distintos componentes utilizan estos pulsos para coordinar los mensajes que se envían. Este ritmo permanente del reloj asegura que, cuando un componente envía una señal, otro componente esté cronometrado y listo para recibiría.
El reloj determina cuántas veces por segundo el microprocesador cambia de estado (debido a modificaciones de la tensión eléctrica) y esto a su vez determina la velocidad de producción del procesador. La velocidad del reloj determina, por consiguiente, cuántas instrucciones de programa pueden completarse durante un lapso de tiempo dado. Cuanto mayor sea, tanto más veloz es la computadora.
Repasemos un poco lo que hemos dicho hasta ahora. La velocidad de funcionamiento de un procesador está determinada en gran medida por la velocidad de su reloj: la frecuencia con la cual ejecuta instrucciones, que se mide en Megahertz.
Existen otros factores que influyen sobre la velocidad global de la computadora: la memoria cache externa, la arquitectura de la memoria cache y la velocidad de la memoria RAM del sistema. La velocidad de ejecución de un procesador depende de un oscilador o reloj electrónico adosado a la placa del sistema, la cual, a su vez, debe tener un diseño acorde con esa velocidad. Un procesador lntel 486DX con una velocidad de reloj de 50 MHz es dos veces más rápido que un procesador 486DX/25.
Recuerde que Intel presentó la tecnología que duplica la velocidad del reloj cuando lanzó al mercado el procesador 486DX2. Como regla general, se puede decir que un procesador con la velocidad duplicada efectúa cálculos con una velocidad superior en un 80 por ciento a la del procesador equivalente que no cuenta con esa tecnología. Tenga en cuenta que un procesador más veloz no hace que la PC funcione más rápido en todas sus operaciones. Por ejemplo, un procesador más veloz no afecta la velocidad de un disco rígido ni la de una impresora.
Algunos procesadores cuentan con una memoria cache interna alojada en el chip de la CPU, cuyo tamaño varía según los modelos. La memoria" cache es una memoria sumamente rápida que guarda una copia de los datos y las instrucciones utilizadas con mayor frecuencia. El tiempo de acceso promedio a una memoria cache está comprendido entre 15 y 20 ns, mientras que la memoria RAM dinámica estándar tiene una velocidad promedio de 70 ns. Cuanto más grande es la memoria cache, tanto más velozmente ejecuta las instrucciones el procesador. El tamaño habitual de la memoria cache está comprendido entre 1 KB y 16 KB.
Por favor, no confunda la memoria cache interna con la externa. Esta última también aumenta la velocidad en el caso de acceso repetido a datos e instrucciones. El tamaño habitual de una memoria cache externa oscila entre 64 KB y 1 MB. El aumento más visible de velocidad se observa en el primer tramo de 64 KB-, después puede observarse cierto aumento en el tramo comprendido entre 64 KB y 128 KB. Para los tramos superiores el aumento de velocidad es menos perceptible.
Dentro de la placa del sistema, el zócalo del procesador es una matriz de diminutos orificios donde encaja el procesador. En las computadoras más antiguas, se necesitaba una fuerza relativamente grande para retirar o instalar el procesador. Los equipos más nuevos tienen un zócalo con fuerza de inserción nula (ZIF) que facilita la instalación. En la figura siguiente se presentan varios tipos de zócalo.
Un disipador de calor es una pieza pequeña de material cerámico o de mella¡ fundido que encaja sobre el chip del procesador y cumple la función de absorber calor y ventilar. No todas las computadoras cuentan con este elemento.
Una computadora que se recaliente puede presentar síntomas muy extraños. Si sospecha que la computadora se recalienta, instale un disipador de calor: puede prolongar la vida útil de la CPU.
La desventaja del disipador es que sobresale un cuarto de pulgada por encima del chip. Si el chip del procesador reside en la placa del sistema, el disipador puede obstruir la bahía de una unidad de disco rígido o una tarjeta adicional de tamaño grande.
Bus externo
El bus externo conecta el microprocesador con los circuitos de soporte de la computadora: cuando el microprocesador quiere comunicarse con otro dispositivo del sistema, recurre al bus externo, que se denomina de este modo porque está fuera de la CPU. Todos los dispositivos que se comunican y usan el microprocesador lo hacen a través del bus. El bus de control ubicado dentro del microprocesador se encarga de todas las operaciones de bus externas. El acceso a los dispositivos del sistema a través del bus externo se realiza por medio del bus de direcciones.
Bus de direcciones
Cuando el microprocesador debe comunicarse con otro dispositivo, lo selecciona por medio del bus de direcciones. En otras palabras, cuando se comunica con un dispositivo (por ejemplo, cuando debe comenzar a recibir o a transmitir datos de ese dispositivo), el microprocesador utiliza una dirección específica del dispositivo.
La cantidad de bits disponible en el bus de direcciones determina la cantidad de memoria que el microprocesador puede direccionar. Cuanto mayores la cantidad de bits disponible en el bus de direcciones, tantas más direcciones se pueden representar y por consiguiente, tanto mayor es la memoria total que el sistema puede utilizar. Por ejemplo, un microprocesador con 16 líneas de dirección puede direccionar directamente 64 KB (216 = 65.536) de memoria. La transmisión concreta de los datos se realiza a través del bus de datos.
Bus de datos
El bus de datos se utiliza para mover datos hacia el microprocesador o desde el microprocesador hacia otro elemento. Es la ruta acceso de datos que lleva los datos del microprocesador a un dispositivo colocado sobre un bus externo, el cual se localiza mediante el bus direcciones.
La cantidad de bits del bus de datos determina la velocidad con que el microprocesador puede mover información de un lugar a otro de la computadora. Cuanto mayor sea la cantidad de bits que el microprocesador mueve simultáneamente, tanto mayor también será la velocidad de la computadora.
Procesador
La CPU o chip del procesador es el núcleo de la computadora porque sin este chip ninguna función puede llevarse a cabo. Intel es la empresa líder en la industria de producción de chips para PC. Por consiguiente, la mayor parte de la información de este curso estará orientada hacia la arquitectura de lntel. También estudiaremos los procesadores Motorola, que se utilizan en las computadoras Macintosh. Existen también chips compatibles con la arquitectura de lntel pero fabricados por otras empresas como Advanced Micro Devices (AMD), Cyrix e IBM.
Unidad de control
La unidad de control supervisa todas las actividades internas del chip. Recibe los datos provenientes del bus externo e indica a la unidad aritmética y lógica qué debe hacer con ellos.
Unidad aritmética y lógica
Esta unidad lleva a cabo todos los cálculos del procesador.
CPU
Como ya dijimos cuando describíamos el procesadora la CPU o chip del procesador constituye el núcleo de la computadora. El rendimiento de la CPU es decisivo para determinar el rendimiento global de la computadora y su velocidad. Hay cinco variables principales que determinan el rendimiento global de la CPU:
Variable Descripción Unidades Rango / Tamaño
Velocidad CPU Cantidad de ciclos Megahertz 4,77 - 250 MHz
porsegundo (MHz)
Microcódigo Instrucción binaria N/C CISC/RISC/CRISC
ejecutada por la CPU
Longitud de palabra Número más grande Bits 16-32 bits
manipulable en una
única operación
Ruta de datos Número más grande Bits 8-64 bits
manipulaba en una
unica operación
Memoria Cantidad máxima de MB 1-4 GB
memoria que el chip
puede direccionar
l Hz = l ciclo por segundo = l instrucción por ciclo
Antes de llegar a ser la empresa lider en la fabricación de chips, lntel otorgó licencias de fabricación de algunos de sus diseños a otras empresas. Las licencias que concedió correspondían a los chíps 8088, 8086 y 80286. Al lanzar el chip 80386, esta empresa dejó de conceder licencias a otros fabricantes.
En la tabla siguiente se presenta un esquema de algunos chips antiguos compatibles con la arquitectura lntel.
386SX lntel
386SX AMD
386SLC IBM
386DX lntel
386DX AMD
486SL Intel
486SLC Cyrix
486SLC2 IBM
486SX Intel
486SX AMD
486SXLVAMD
486DLC Cyrix
486DX Intel
486DX AMD
486DXLV AMD
486DX2 Intel
486DX4 Intel
Blue Lightning IBM
Pentium Intel
A principios de la década de 1980, IBM estaba ingresando al mercado de las microcomputadoras y se preparaba para lanzar su primera computadora personal. En esas circunstancias, eligió a Ante¡ como fabricante de los chips de microprocesador que luego habría de incorporara su nueva línea PC.
8080
El procesador 8080 es el abuelo de la línea 8OX86. Era muy conocido entre las personas que tenían como hobby las PC. Si bien no se lo utiliza hoy en la producción de PC, todavía es posible encontrarlo en el mercado en aplicaciones de bajo nivel, como aparatos domésticos.
8088
Es el chip que podemos encontrar en la mayor parte de las computadoras tipo XT. Se trata de un DIP (paquete dual en línea) de 40 pines distribuidos en un rectángulo, con dos filas de 20 pines cada una. Originalmente, este chip tenía una velocidad de sólo 4,77 @Hz, pero los modelos posteriores, denominados Turbo PCIXT, tenían velocidades de 6,66; 7,16 u 8 MHz. Este chip contiene 29.000 transistores.
8086
Este procesador constituyó la vanguardia de lntel. Tenía el mismo juego de instrucciones que el 8088. Pese a contar con un bus externo de datos de 16 bits, las placas del sistema que utilizaban este procesador funcionaban con 8 bits para mantener la compatibilidad.
Fue el microprocesador utilizado en la mayor parte de los equipos compatibles con la XT, entre ellos, los sistemas Leading Edge, Compaq YAT&T IBM utilizó el procesador 8086 para potenciar los productos más baratos de la línea PS/2.
80286
En 1984 se incorporó el procesador 80286 en la línea original IBM AT (Advanced Technologies). El chip es un cuadrado en lugar de un rectángulo, denominado matriz reticular de pines (Pin Grid Array - PGA). Este chip contiene 130.000 transistores y su temperatura, por lo tanto, se eleva mucho más que la de¡ procesador 8088. Por consiguiente, la mayor parte de las computadoras provistas de un procesador 80286 tienen un disipador de calor (cubierta de metal), que encaja en la parte superior del chip y disipa el calor que éste genera. Aunque IBM ya no produce este modelo, el procesador aún se utiliza en algunos sistemas compatibles con la arquitectura AT.
Velocidad
Algunos sistemas con procesador 80286 emplean la versión de 20 MHz, aunque los sistemas más antiguos operaban con velocidades de 6, 8, 10, 12,5 6 10 MHz.
Configuración
Estos sistemas compatibles con la arquitectura PC AT exigen una preparación preliminar (Setup) por software. Puede tratarse de un programa o de software integrado en la memoria de lectura solamente del sistema básico de entrada/ salida (ROM BIOS).
Memoria
El procesador 80286 puede direccionar directamente hasta 16 MB de memoria RAM, o Tamaño del bus
Tanto el bus interno como el externo son de 16 bits. Los sistemas que utilizan este microprocesador tienen un bus ISA de 16 bits, habitualmente provisto de slots de expansión de 8 y 16 bits.
Circuitos de soporte
El soporte para el motherboard varía según los distintos sistemas, pero los más comunes son puertos en serie, en paralelo y puertos de video incorporados en la misma placa.
Soporte de software
En ¡a modalidad Real de operación, este procesador ofrece soporte para sistemas operativos mono tarea como el DOS. También brinda soporte para entornos de operación multi-tareas (como el Windows y el OS/2), sólo que en este caso el microprocesador debe conmutar entre la modalidad de operación Real y la Protegida.
Aspecto exteRNo
El procesador 80286 es un paquete cuadrado cuya patilla 1 está identificada por una pequeña muesca. El microprocesador puede montarse sobre un zócalo, puede soldarse directamente sobre la placa madre o puede colocarse sobre su superficie.
80386
lntel lanzó el microprocesador 80386 en 1985 y en 1987, el 80386SX. Se trata de un paquete PGA que contiene 250.000 transistores. Se puede decir que esta generación de chips inició realmente la nueva era de la computación. Muchas características de programación ya están incorporadas en el procesador 80386. Una de sus características más apreciadas es la posibilidad de funcionar en un entorno de multi-tareas con programas DOS. Otra característica muy conocida es la ruta de acceso de datos de 32 bits. En realidad, esta ruta de datos distingue al procesador 80386DX de¡ 80386SX. Este último todavía tenía una ruta de acceso de datos de 16 bits, más compatible con el chip 286 y el hardware correspondiente. Este microprocesador se utilizó en diversos modelos de PS/2.
Velocidad
Los modelos de 33 MHz están disponibles en el mercado y los modelos de 25 MHz, 20 MHz y 16 MHz son todavía bastante comunes. Por otra parte, los adelantos en el proceso de fabricación de chips, sumados a la tecnología de bus interno de 32 bits, hicieron de¡ 80386 y de¡ 80386SX un procesador significativamente más veloz que el 80286.
Confíguración
La configuración de la placa de¡ sistema se realiza mediante software, sea a través de la ROM BIOS o de un programa de preparación preliminar (Setup) según el tipo de bus que utilice el motherboard.
Memoria
El microprocesador ofrece soporte para un máximo de 4 GB de memoria direccionables mediante técnicas de memoria virtual.
Tamaño deL bus
Los buses internos y externos del procesador 80386 son de 32 bits. Se utiliza arquitectura MCA (Micro Channel Architecture), EISA (Extended lndustry Standard Architecture) y en algunos casos ISA. E¡ procesador 80386SX suele tener una arquitectura de bus ISA, puesto que el bus externo es de 16 bits, pese a que el bus interno es de 32 bits.
Circuitos de soporte
Los circuitos instalados varían según los modelos, pero habitualmente comprenden uno o dos puertos en serie, un puerto en paralelo, soporte para video, un puerto para Mouse y un controlador integrado de disco.
Soporte de software
Mientras que los sistemas operativos mono tarea cuentan con soporte a través de la modalidad Real de operaciones, el microprocesador 80386 y el 80386SX ofrecen soporte pleno para entornos multi-tareas como el Windows, OS/2 y UN IX. Operando en la modalidad Virtual, el procesador permite trabajar con varias sesiones simultáneas que emulan la modalidad Real de operación.
Aspecto exteRNo
Los procesadores 80386 y 80386SX se presentan en un chip cuadrado con la patilla 1 identificada por una pequeña muesca. El microprocesador puede montarse sobre un zócalo, puede soldarse directamente sobre el motherboard o puede colocarse sobre su superficie.
80486
En 1989, Intel lanzó al mercado el procesador 80486, que significó un adelanto de importancia con respecto al 80386, aunque las demoras en las versiones de mayor velocidad de reloj y el costo que tenla hicieron que su difusión no fuese amplia. IBM utilizó este procesador en el sistema PS/2 Modelo 486/25.
El chip 486 original era un chip 386 mejorado. Se trataba, en realidad, de una combinación de tres chips anteriores: un chip 386, un chip controlador de cache 385 y un chip de coprocesador matemático 387. Contenía 1,25 millones de transistores y una ruta de acceso de datos de 32 bits, un controlador de memoria y 8K de memoria cache.
En 1991, lntel lanzó el microprocesador 80486SX, en el cual el coprocesador matemático estaba desactivado. Si se deseaba tener un coprocesador matemático, había que comprar un chip 487SX, que es un chip 487DX de diferente tamaño y forma instalado en un zócalo 487SX. Al instalar este último chip, en realidad, se inserta en el slot del coprocesador matemático un chip 486DX con toda su potencia, y se desactiva por consiguiente el chip original 486SX.
Los procesadores 80486DX y 80486SX pueden emular el funcionamiento de los chips 8088, 80286 y 80386, a fin de mantener la compatibilidad con los modelos anteriores. (Modo real para el 8088 )
Durante mucho tiempo, el microprocesador 80386 estuvo considerado como el modelo mínimo para la mayor parte de las aplicaciones comerciales, pero el advenimiento del procesador Pentium hizo que el 80486 pasara a ser considerado como el mínimo.
Velocidad
Las placas de sistema más comunes son las de 25 y 33 MHz, aunque están siendo reemplazadas rápidamente por placas 486DX2 Y DX4, cuya velocidad de ejecución es de 50 a 100 MHz.
o Configuración
La configuración de la placa de¡ sistema se realiza mediante software, sea a través de¡ ROM BIOS o de un programa de preparación preliminar (Setup) según el tipo de bus que utilice la placa.
Memoria
El microprocesador ofrece soporte para un máximo de 4 GB de memoria direccionables mediante técnicas de memoria virtual.
Tamaño del bus
Los buses interno y externo del procesador 80486 son de 32 bits, con arquitectura ISA, EISA, MCA y de bus local.
Circuitos de soporte
Los circuitos instalados varían según los modelos, pero habitualmente comprenden uno o dos puertos en serie, un puerto en paralelo, soporte para video, un puerto para Mouse y un controlador integrado de disco.
Soporte de software
Mientras que los sistemas operativos mono tarea cuentan con soporte a través de la modalidad Real de operaciones, el microprocesador 80486 y el 80486SX ofrecen soporte pleno para entornos multi-tareas como el Windows, OS/2 y UNIX. Operando en la modalidad Virtual, el procesador ofrece sopor-te para varias sesiones simultáneas que emulan la modalidad Real de operación.
Aspecto extERNo
Los procesadores 80486 y 80486SX se presentan en un chip cuadrado con la patilla 1 identificada por una pequeña muesca. Su tamaño es mayor que el de los procesadores 80286 y 80386. El microprocesador puede montarse sobre un zócalo, puede soldarse directamente sobre la placa madre o puede colocarse sobre su superficie.
80486DX2
Antes de exponer las características de¡ chip DX2, es necesario estudiar un chip intermedio que se desarrolló entre el 486DXISX y el 486DX2 y que recibió el nombre de chip Overdrive.
El chip Overdrive puede funcionar simultáneamente con dos velocidades de reloj distintas. Cuando se lo instala en una computadora 486SX de 25 MHz, hay que colocarlo en el zócalo correspondiente al coprocesador. Así instalado, asume el control del chip 486SX. Cuando se transfieren datos del bus, de la memoria, etc., las operaciones se realizan con la velocidad del procesadora 25 MHz. Es necesario recordar que todas estas son operaciones externas.
Las operaciones internas se realizan al doble de la velocidad del reloj, en este caso, 50 MHz. Una PC provista de un chip Overdrive aumentará su velocidad global por lo menos en un tercio o un medio de su valor.
El procesador 8O486DX2 es similar al chip Overdrive en cuanto funciona con una velocidad externa de tantos Megahertz, pero internamente opera al doble de esa velocidad. El modelo DX2 no siempre es más conveniente. Un procesador DX de 33 MHz puede ser más veloz que un DX2/50, cuyas operaciones internas se realizan a 50 MHz, mientras que las transferencias externas se realizan a 25 MHz. En el caso del procesador DXJ33 todas las operaciones se llevan a cabo con una velocidad de 33 MHz.
80486DX4
A partir de este momento, la historia de los procesadores de PC se hace algo más confusa. Los nuevos chips podrían denominarse triplicadores de la velocidad del reloj. Se aplica en ellos, gracias a IBM, la misma tecnología de los duplicadores de la velocidad del reloj. IBM contaba con una licencia de lntel para fabricar chips 386 y 486 con la máscara de lntel. IBM utilizó este acuerdo y modificó el chip 486DX de 25 MHz con la tecnología de triplicación (a la cual denominó Blue Lightning) y logró así que el chip de 25 MHz realizara las operaciones internas con una velocidad de 75 MHz. Después aplicó la misma tecnología al chip de 33 MHz y alcanzó una velocidad de 99 MHz.
Cuando Ante¡ se enteró de las modificaciones de IBM, anunció el chip 486DX4-1 00, que funciona en la placa del sistema con una velocidad de 33 MHz, pero realiza las operaciones internas con una velocidad de 99 MHz.
Pentium
En 1993, lntel dio a conocer el procesador Pentium. En razón de conflictos existentes con los derechos de propiedad intelectual, el nuevo chip recibió el nombre de Pentium, en lugar de 80586, porque la palabra Pentium proviene del vocablo griego que significa “cinco”. Si bien su aceptación en el mercado fue al principio bastante deslucida, Intel se vio obligada a lanzar este chip como respuesta a los chips RISC producidos por la competencia, cuya difusión era muy amplia.
El chip Pentium tiene 3,1 millones de transistores. La línea Pentium tiene una ruta de acceso de datos de 64 bits y se ofrece con distintas velocidades, desde 60 MHz hasta el modelo más reciente de 200 MHz. Este procesador es significativamente más veloz que el 80486 y puede procesar hasta cuatro instrucciones por ciclo de reloj, dos por cada una de las rutas de datos separadas que posee.
Dado que el Pentium realiza las operaciones internas y las externas a la misma velocidad, exige una placa madre especial. Uno de los factores que contribuyó al aumento de rendimiento fue la incorporación en el hardware del procesador de muchas características que antes correspondían al software.
Otro factor que contribuyó a la velocidad del procesador Pentium fue el tipo de memoria cache. El Pentium tiene dos memorias cache de 8K cada una, una destinada a ¡os datos y otra a las instrucciones de programa. Sin entrar en detalles relativos a los algoritmos de funcionamiento de la memoria cache, baste decir que el procesador Pentium hace un uso mucho más eficiente de su memoria cache que sus predecesores 486.
El chip Pentium también está formado por la combinación de dos chips en uno, lo que esencialmente implica un procesamiento en paralelo. Pero lntel lo ha denominado superescalar. En caso de fallas individuales, el diseño del procesador Pentium asegura una operación continua suministrando elementos redundantes (fault tolerance) en una placa madre de este tipo, un chip lleva a cabo la operación mientras el otro la supervisa. Si se produce una falla, el segundo chip asume el control.
La primera generación de chips Pentium generaba una temperatura de 851 C y las computadoras cuyo diseño exigía temperaturas más bajas sufrían desperfectos. Las nuevas versiones del chip Pentium generan temperaturas algo más bajas y las placas madres y demás componentes internos de la computadora también se han modificado a fin de tolerar temperaturas más altas. Lo importante desde el punto de vista del servicio técnico, sin embargo, es que debe procederse con mucha cautela cuando "se mezclan" componentes internos. ¡No todos los componentes están en condiciones de ser incorporados a una computadora Pentium!
Los sistemas que incorporan este procesador se encuentra con mayor frecuencia en aplicaciones que exigen mucha velocidad y una gran potencia de procesamiento: Windows NT, OS/2, y aplicaciones de tipo servidor de archivos como Novell NetWare.
Entre otras aplicaciones, podemos citar aplicaciones avanzadas de escritorio como videoconferencias, multimedios, diseño asistido por computadora (CAD) y reconocimiento de voz.
Velocidad
El procesador Pentium se ofrece con distintas velocidades-. 60, 66, 75, 90, 100, 120, 133, 150, 166 y 200 MHz.
Memoria
Como el procesador 486 y el 386, el Pentium puede direccionar 4 GB de memoria.
Tamaño deL bus
El procesador Pentium utiliza un bus externo de 64 bits y un bus interno también de 64 bits. Está característica aún no ha sido implementada ampliamente. A medida que se difunda el uso de la segunda generación de normas estándar para bus locales, se aprovecharán al máximo las posibilidades que ofrece el bus externo de 64 bits.
Circuitos de soporte
Los circuitos instalados varían según los modelos, pero habitualmente comprenden uno o dos puertos en serie, un puerto en paralelo, soporte para video, un puerto para Mouse y un controlador integrado de disco.
SoporTe de software
El procesador Pentium ofrece las mismas posibilidades que,,sus predecesores, el 386 y el 486, y emplea las mismas modalidades de operación."Los sistemas operativos mono tarea cuentan con el soporte de¡ modo Real. También se brinda soporte pleno para entornos multi~tareas como Windows, OS/2 y UNIX. Operando en la modalidad Virtual, el procesador ofrece soporte para varias sesiones simultáneas que emulan la modalidad Real de operación.
Aspecto exteRNo
El procesador Pentium es fácilmente identificable por su tamaño algo mayor que el del 486.
Pentium Pro
Pentium Pro es la nueva generación de procesadores de Intel. Este procesador ofrece velocidades de 150, 166, l8O y 2OO MHz y fue diseñado específicamente para sistemas operativos de 32 bits como Windows NT El procesador Pentium Pro aplica una técnica de "Ejecución dinámica" que le permite procesar instrucciones sin seguir un orden predeterminado. El procesador puede "adivinar' adónde se dirige el programa y ejecuta instrucciones en base a estas suposiciones.
El chip Pentium Pro es más grande que el chip Pentium. La memoria cache, por otra parte, también tiene mayor velocidad (L2). Algunas pruebas de evaluación comparativa (benchmark tests) recientes indican que un procesador Pentium Pro de 200 MHz resulta significativamente más veloz que un procesador Pentium de 200 MHz cuando ejecuta aplicaciones de 32 bits.
Pentium II
El procesador Pentium 11 fue llamado durante su desarrollo con el nombre código de
Kiamath, el rango de velocidades de este procesador va desde los 233 mhz a los
400 mhz.
Una de las grandes diferencias con respecto a los procesadores anteriores, es que en lugar de usar un zócalo de¡ tipo PGA, ahora este utiliza un una interfase que se conoce como SEC (Single Edge Connector). El procesador ahora es como un cartucho que se coloca muy fácilmente sobre el motherboard.
Otra de las características de este procesador es que incorpora la tecnología MMX. Esta incorpora un set de 57 instrucciones para mejorar el rendimiento al ejecutar tareas de multimedia
OTROS PROCESADORES
Si bien la familia de procesadores 8Ox86 de lntel (y los correspondientes clones de otros fabricantes) ha sido la favorita para la PC y los equipos compatibles, no es la única familia de microprocesadores existente.
"Clones" de productos Intel
Intel ha otorgado licencia a varios fabricantes para que produzcan sus procesadores. Otros proveedores han logrado producir sus propios "clones" de procesadores diseñados de manera tal que operan exactamente igual que los originales.
Cyrix Corporation (fundada en 1988) desarrolló su propia versión de¡ procesador 486. Si bien no es compatible en cuanto a los zócalos que utiliza, emplea el mismo juego de instrucciones que el original. Esta empresa también comercializa un coprocesador compatible con su versión de 486 que parece algo mejor que el de Intel para aplicaciones gráficas. Texas lnstruments fabrica actualmente el microprocesador 486 de Cyrix Corporation.
La empresa Advanced Micro Devices ha sido socia de Ante¡. En base al contrato existente entre ellas, AMD desarrolló su propia versión del procesador 386 utilizando el micro código de lntel. El microprocesador 386DXLV de AMD puede reducir el consumo de energía por efecto de la velocidad y de la modalidad stand-by que ofrece.
IBM también produce chips de tipo 386. Según los acuerdos contractuales, esta empresa tiene pleno derecho para utilizar las especificaciones de Ante¡, si bien cualquier mejora incorporada al diseño es propiedad de lntel. IBM mejoró el diseño de este chip agregándole algunos comandos de 486 y una memoria cache en ¡a placa. Utilizó el chip 386 mejorado en los modelos 56SLC y 57SLC.
IBM perfeccionó también el diseño de los circuitos del procesador 486 y le agregó una memoria cache de mayor tamaño, 16K. Otra ventaja del chip fabricado por IBM es su menor consumo de energía.
CHIPS DE MOTOROLA
Los chips de la serie 68OXO (68000, 68010, 68020, 68030, 68040 y 68050) son las alternativas más frecuentes en el mercado para los procesadores tipo Intel. Son los procesadores que utilizan los sistemas Macintosh de Apple, así como varios sistemas que no son PC y están patentados. Si bien la construcción de los chips y los juegos de microinstrucciones son diferentes, estos procesadores funcionan de manera semejante a los de lntel.
68000
Habitualmente, se relaciona al chip 68000 con las computadoras Apple, Aunque la empresa Motorola no es muy conocida en el mercado de microcomputadoras, sí lo es en el ámbito de las mini computadoras y equipos más grandes. El chip 68000 era un procesador de 32 bits que se utilizaba con un bus de datos de 16 bits.
Este chip fue dado a conocer en 1979 y estaba muy adelantado con respecto a la tecnología original de lntel.
68010
Motorola actualizó el diseño de los procesadores 68000 en 1982. La diferencia fundamental fue la introducción de¡ soporte para memoria virtual y una memoria cache de tres instrucciones que aumentaba notablemente la velocidad de respuesta de las subrutinas. Si bien no obtuvo una aceptación masiva en la industria de¡ ramo, el chip 6801 0 fue muy utilizado en la división de componentes de la propia empresa Motorola.
68020
El procesador 68020 se dio a conocer en 1984 y fue el primer chip de 32 bits de la serie Motorola. Encontró su aplicación principal en la serie Macintosh 11 de computadoras personales, pero también fue muy utilizado en la construcción de mini-computadoras porque permitía direccionar 4 GB de memoria RAM y ofrecía operaciones de punto flotante.
NOTA.- Algunos chips de Motorola también fueron utilizados en la construcción de la
Sega Genesis System Console. El chip 68020 es equivalente, en líneas generales, al chip 386SX de Intel.
68030
En 1987 Motorola lanzó al mercado el chip 68030, que incluía todas las características de¡ 68020 y agregaba la técnica de demanda de paginación para la administración de la memoria virtual. También incluía otras innovaciones que aumentaban la velocidad de movimiento de datos e instrucciones. Este chip fue posteriormente utilizado intensamente en la serie Macintosh de computadoras.
68040
El 68040 constituyó, en 1989, la respuesta de Motorola al lanzamiento del chip 486 por parte de Ante¡, si bien su diseño es radicalmente distinto. Sin entrar a analizar el diseño interno del chip, baste decir aquí que en ese momento Motorola perdió su oportunidad en la competencia que mantenía con lntel, aunque aún conserva el dominio de una buena porción del mercado.
RISC PowerPC (Procesador con un juego reducido de instrucciones)
Este tipo de procesador, que Motorola e IBM presentaron al mercado en 1994, reconoce solamente una cantidad limitada de instrucciones de lenguaje ensamblador, pero es capaz de procesar las instrucciones individuales mucho más velozmente. La expresión Power PC es una sigla que corresponde a la descripción en inglés: Performance Optimization With Enhanced RISC (Optimización del rendimiento con un juego reducido de instrucciones mejorado).
Diversos sistemas utilizan en la actualidad este procesador, en especial los sistemas centrales tipo UNIX y las estaciones de trabajo. Se espera que el uso de este nuevo tipo de chip de 64 bits amplíe las posibilidades existentes hasta hoy en lo que a procesadores se refiere. El tamaño del chip, similar al de una tachuela, lo torna ideal para el mundo de las computadoras portátiles. Otra ventaja es el bajo consumo de energía. El chip Power PC puede procesar hasta tres instrucciones por ciclo de reloj. La empresa Apple ya utiliza este procesador en la línea Power Macintosh.
Alpha
Alpha es un procesador tipo RISC fabricado por Digital Equipment Corporation. Hay versiones que van desde 225 MHz a 500 MHz y fue especialmente diseñado para aplicaciones de 64 bits. Si bien es posible encontrar este tipo de chip en las estaciones de trabajo, su aplicación principal son los servidores más complejos, aquellos figuran al tope de las listas de productos (high-end servers).
MIPS
La sigla MIPS corresponde a la expresión Microprocessorwithout Interlocked Pipeline Stages (microprocesador sin etapas de encauzamiento Inter. bloqueadas). La sigla MIPS también indica millones de instrucciones por segundo, lo que da una medida de la velocidad del procesador.
Se trata de un procesador construido por Silicon Graphics según la arquitectura RISC, en el cual no se producen Inter. bloqueos entre las etapas de encauzamiento (pipeiine stages). Son bien conocidas las implementaciones R30001400016000/10000. El modelo Rl 0000 ofrece una velocidad de 200 MHz y tiene 64K de memoria cache. Puede ejecutar 4 instrucciones por ciclo de reloj y está orientado hacia el mercado de la computadora de escritorio y los servidores más complejos, aquellos figuran al tope de las listas de productos en cuanto a potencia y a precio.
ESTRUCTURAS DE BUS
Antes de estudiar las distintas estructuras individuales, convendría entender en qué consiste un bus.
En una PC, muchos circuitos y dispositivos periféricos necesitan comunicarse entre sí. Si estos componentes se unieran mediante cables, sólo los dos dispositivos cableados entre sí podrían comunicarse y no todos los dispositivos tendrían la misma posibilidad de acceso a todo el resto. El bus proporciona un método para comunicar todos los dispositivos.
Los lugares donde están ubicados los conectores del bus dentro de la computadora se denominan slots de adaptación.
Tarjetas de expansión
Al observar la tarjeta de expansión, deben advertirse los contactos recubiertos de metal ubicados en la parte inferior de la tarjeta. Son los que conectan la tarjeta con el bus. En su mayor parte, las tarjetas pueden estar colocadas en cualquier slot de la computadora. De tanto en tanto, sin embargo, el fabricante indica que ciertas tarjetas deben estar colocarse en determinados slots. Cuando tenga que insertar tarjetas, lea toda la documentación que acompaña los componentes a fin de averiguar si la tarjeta que pretende instalar debe enchufarse en un slot determinado.
El bus externo recibe a menudo el nombre de bus de expansión o bus del sistema. Se trata de un conjunto de circuitos y líneas de conducción colocadas según líneas paralelas a través de la placa del sistema. Estas líneas conectan el micro procesador con los slots de expansión del motherboard, donde se instalan las tarjetas adicionales o tarjetas de expansión.
El tamaño del bus y la cantidad de datos que puede transportar se miden por su capacidad de datos. Cuanto mayor es la capacidad de datos, tanto mayor es su potencia; cuanto mayor la velocidad de la computadora, tanto más datos puede mover.
Terminología relativa al bus
Antes de dedicarnos a cada una de estas estructuras de bus existentes, necesitamos definir algunos términos empleados con frecuencia.
Capacidad de datos del bus
Constituye una medida de la cantidad de datos que el bus puede transportar. Cuanto mayor es la capacidad de datos, tantos más datos puede en potencia transportar el bus.
Delegacíón del control (Bus Mastering)
Es una técnica que permite a los dispositivos asumir el control del bus del sistema. Este procedimiento permite al dispositivo direccionar en forma directa la memoria y controlar otros dispositivos (a menudo denominados esclavos con respecto a esta operación).
Velocídad del bus
La velocidad del bus indica la rapidez con que éste opera y la rapidez de transferencia de datos a través del bus. Depende de la velocidad del reloj del procesador, del tamaño de los buses interno y externo y del diseño del propio procesador. Junto con la velocidad del reloj, determina el rendimiento del sistema. A medida que las computadoras funcionan con velocidades de reloj más altas, la velocidad del bus adquiere cada vez más importancia.
BUS ISA - ARQUITECTURA ESTANDAR DE LA INDUSTRIA
El bus ISA se denomina a veces bus AT porque apareció en el mercado al mismo tiempo que la computadora 80286. IBM reveló públicamente su arquitectura como un aporte al desarrollo de sistemas "estándar'. Ofrece soporte para slots de 16 bits, aunque es compatible con el antiguo bus de la PC, pues también brinda soporte para slots de 8 bits. Un slot de 16 bits tiene lugar para 98 pines de conexión.
El bus ISA emplea las dos caras de la tarjeta para las conexiones, estas se denominan, conexiones de la Cara A y de la Cara B. La Cara A contiene conexiones para los pines Al -A31 y C1-C18. La Cara B contiene las conexiones para los pines B1-B31 y D1-D18. Un slot de 8 bits sólo tiene lugar para ocho líneas de datos (A2-Ag). En su mayor parte, las funciones integrales de la computadora están ubicadas en la Cara A. La Cara B contiene elementos tales como las líneas de -5 voltios y -12 voltios correspondientes a las líneas de alimentación y de las interrupciones. Las líneas de señales y de dirección están separadas de las líneas de alimentación a fin de minimizar las interferencias.
Muy pocas de las tarjetas ISA hacen uso de los 98 pines. No se extrañe si el fabricante evita el baño de oro en la tarjeta para minimizar costos.
Cuando tenga a la vista un diagrama de la placa del sistema, observe los slots de expansión de 8 y de 16 bits. Además de ser más largos, los slots de 16 bits tienen protuberancias y pines que se enchufan en una doble fila de conectores.
Sugerencia técnica:
El diseño del bus ISA ofrece soporte para sólo 16 MB de memoria. Sin embargo, una computadora brinda soporte para 64 MB de memoria mediante la técnica de conmutación de páginas (swapping). La memoria puede existir como hardware en la computadora, pero sólo es posible direccionarla en bloques de 16 MB.
Una de las características más importantes del bus ISA es que ofrece compatibilidad con modelos anteriores. Por ejemplo, si se instalara una antigua tarjeta de expansión de 8 MHz en una computadora 386 de 25 MHz, sería posible hacer que el bus funcionara con una velocidad de 8 MHz para adaptarse a la arquitectura de la tarjeta. Este sistema funcionó hasta que los periféricos, como los discos rígidos, alcanzaron velocidades más altas. En ese momento, ya no resultó práctico conservar en la máquina una tarjeta de 8 MHz.
En las computadoras ISA, el microprocesador actúa como un agente de tránsito que coordina todas las actividades, desde las transferencias de datos, hasta las comunicaciones por módem y el control de los gráficos. En un entorno mono tarea como el DOS, el procesador principal tiene un desempeño satisfactorio. Pero en los entornos multi-tareas, la CPU se sobrecarga y el rendimiento disminuye.
En los equipos provistos de bus ISA, las peticiones debían pasar siempre por el controlador DMA, lo cual implicaba una pérdida de tiempo y sólo permitía una cantidad limitada de transferencias. Además, el controlador debía detener a menudo las operaciones del bus para esperar nuevos datos de la memoria. El diseño del procesador AT no era conveniente para dispositivos periféricos que llevan a cabo transferencias de bloques grandes.
Esta situación demoraba tanto las operaciones que Compac Computer resolvió el problema incorporando el sistema Deskpro 386, que tenía dos buses: uno para la memoria de alta velocidad y otro para la expansión de E/S. El diseño todavía puede encontrarse en el mercado. Después de la AT, IBM rediseñó totalmente el bus del sistema.
En 1993 la IEEE estableció las normas estándar del bus ISA Plug and Play, Este bus tardó mucho en llegar al mercado pero en la actualidad Microsoft lo ha incorporado al presentar el Windows 95. Plug and Play fue diseñado de manera tal que los sistemas ISA tuvieran capacidad de reconfiguración. En un sistema Plug and Play, es posible enchufar cualquier tarjeta sin necesidad de modificar por ello la definición de ningún interruptor DIP, la posición de ningún jumper, la definición de ninguna IRQ, canales DMA, puertos, etc. Si varios periféricos requieren la misma definición, Plug and Play se encarga de resolver el problema.
BUS MCA - (MICRO CHANNEL ARCIIITECTURE)
La arquitectura MCA fue anunciada por IBM en 1987 y se utiliza en la mayor parte de los sistemas PS/2 de ese proveedor. Otros fabricantes sólo tienen acceso a la especificación MCA a través de licencias.
Se trata de una arquitectura fundamentada en el papel que desempeña el bus. Permite que los dispositivos inteligentes pidan acceso al bus y obtengan acceso a él. Se define como dispositivo inteligente a un dispositivo con un coprocesador instalado que le proporciona inteligencia y le permite "asumir el control" del bus. En realidad, cada dispositivo inteligente comparte el bus con todos los otros dispositivos inteligentes y con el procesador principal. (Este concepto de "control múltiple" se tomó de la arquitectura de mini-computadoras.) Al obtener acceso al bus, el dispositivo puede comunicarse de manera directa con la memoria y funcionar independientemente de la CPU.
Todos los dispositivos que intentan asumir el control del bus están sometidos a un protocolo de arbitraje que otorga tiempo a cada petición. La lógica de control de este protocolo maneja la competencia de demandas y funciona como "guardián de entrada" para los diversos procesadores que comparten el bus. La lógica de arbitraje acepta las peticiones y concede el acceso a los distintos dispositivos inteligentes a medida que el bus está disponible (en cada instante, sólo un dispositivo, o el microprocesador, pueden tener control real del bus). La lógica de arbitraje administra el control del bus por parte de cada uno de los dispositivos en cuestión.
El bus MCA se presenta en una versión de 16 bits y otra de 32. Como la estructura de este bus es bastante compleja, analizaremos en primer lugar la versión de 16 bits.
El bus MCA de 16 bits tiene lugar para 58 pines de conexión. Se usan las dos caras de la tarjeta, de modo que, en realidad, hay 116 conexiones. El bus ofrece soporte para tres tensiones eléctricas distintas: +5 voltios, +12 voltios y -12 voltios. Una mejora de importancia con respecto al bus ISA es la distribución uniforme de las líneas de descarga a tierra (cada tres pines de cada señal) a través del conector, disposición que protege la integridad de los datos y disminuye el ruido o la interferencia de radiofrecuencias.
El bus MCA brinda soporte para 24 líneas de dirección rotuladas AO-A23. Cuando pasa ,una señal a través de estas líneas de dirección, ellas mismas pueden determinar qué parte de la computadora es la emisora y cuál es la receptora. En razón de estas 24 líneas de dirección y de ciertos cálculos matemáticos que no interesa analizar aquí, este bus de 16 bits brinda soporte para 16 MB de memoria.
El bus MCA de 16 bits es mucho más veloz que el ISA. Puede transferir 2 bytes de datos a la vez reasignando y redefiniendo señales. Por otra parte, esta arquitectura cambió la concepción de¡ control de bus existente hasta entonces en la industria de¡ ramo. IBM inventó un nuevo circuito denominado Punto Central de Arbitraje y diseñó el funcionamiento de modo que los datos y las transferencias de señales a través del bus estuvieran administradas por bus masters. Por otra parte, las prioridades se asignaban con mayor velocidad.
Las placas MCA se configuran automáticamente, lo cual simplifica a menudo la instalación y evita conflictos de hardware accidentales. Las tarjetas de bus ISA no pueden utilizarse en los sistemas con bus MCA.
Algunas placas de expansión ofrecen soporte para la arquitectura MCA y también para la ISA, Esto se logra habitualmente colocando conectores de extremo MCA e ISA sobre lados opuestos de la placa, de modo que ésta pueda instalarse en una posición en e¡ sistema MCA y en la posición inversa en el sistema ISA.
BUS EISA - ARQUITECTURA ESTANDAR EXTENDIDA DE LA INDUSTRIA
En respuesta a la publicidad de IBM, la cual afirmaba que el bus MCA era el único bus de expansión con soporte, la industria del ramo incorporó dos años más tarde la arquitectura EISA (Arquitectura estándar extendida de la industria) que aplicaba el concepto de "delegación del control del bus o bus mastering".
Un grupo de fabricantes de computadoras personales compatibles que adoptó el nombre de "la patota de los nueve" (porque originalmente incluía a nueva empresas: AST, Compaq, Epson, Hewlett-Packard, Nippon Electric Company (NEC), Olivetti, Tandy, Wyse y Zenith), reunió entonces sus esfuerzos para brindar soporte en una misma máquina a la arquitectura ISA ya instalada en los equipos de los clientes y proporcionar al mismo tiempo la nueva capacidad de delegación del control del bus.
Así como el bus ISA surgió de la antigua arquitectura de PC/XT de IBM, el bus EISA tomó como base la antigua norma ISA agregándole más líneas de dirección, más líneas de datos y más señales de control. La "patota de los nueve" tomó la especificación ISA, le introdujo algunas modificaciones y mejoras, y creó la norma EISA. También diseñaron y fueron los artífices de un juego de chips específico que fabricó lntel. En 1989 los fabricantes de equipos compatibles presentaron al mercado los primeros sistemas con arquitectura EISA.
La arquitectura EISA (como la MCA) permite que los dispositivos inteligentes asuman el control del bus del sistema para transferir grandes volúmenes de datos directamente a la memoria. Además, el controlador de bus EISA se adapta a las peticiones de acceso provenientes de la CPU principal, de los bus master tipo EISA de 16 bits, de los bus master tipo EISA DE 32 bits (como el MCA) e, incluso, de un bus master/ esclavo ISA que funciona por ciclos individuales.
Esta nueva tecnología adoptó las características más difundidas de otros buses y las perfeccionó. Por ejemplo, implementó el concepto de asumir el control del bus, la idea de compartir interrupciones. Las de configuración automática y la posibilidad de modalidades de transferencia disminuían la cantidad de ciclos de reloj necesarios por byte. El bus EISA puede alcanzar una velocidad pico de transferencia de 33 MBps,: es un 50% más veloz que la implementación original del bus MCA por parte de IBM.
Las tarjetas EISA son de 32 bits, pero los slots son compatibles, sin embargo, con la mayor parte de las tarjetas ISA. Muchos fabricantes ofrecen tanto slots ISA como EISA. Las placas EISA se configuran por software, como la MCA, y contribuyen a evitar conflictos de hardware. Todas las placas ISA instaladas deben todavía configurarse a mano.
EISA fue un diseño alternativo para MCA. Algunos proveedores utilizan actualmente la arquitectura EISA en sus equipos de mayor precio y potencia, especialmente en los servidores de archivos. La implementación más difundida puede encontrarse en los sistemas de varios procesadores.
¿POR QUE SE CREO EL BUS LOCAL?
La velocidad de los procesadores aumentó a lo largo de los años, pero También aumentó la cantidad de información que esos procesadores tenían que mover de una parte a otra de la computadora. Por ejemplo, un archivo común para procesamiento de texto se trataba inicialmente mediante una aplicación con soporte DOS, con pocas posibilidades gráficas, y se visualizaba en un monitor monocromo. El mismo archivo se procesó después con procesadores de texto tipo Windows, tipos de letra de alta resolución y gráficos que se visualizaban en monitores SVGA.
El aumento de información transformó el subsistema de video de la PC en un verdadero cuello de botella. Aun cuando el usuario disponía de una CPU 486 con una velocidad de 33 MHz, que procesaba 32 bits a la vez, toda la información correspondiente al video debla pasar por un slot de bus ISA que funcionaba con una velocidad de 8 MHz y procesaba sólo 16 bits a la vez. El bus local se creó para resolver este problema.
Se denomina bus local a una especificación que proporciona un canal de EIS directo entre un dispositivo, por ejemplo una tarjeta de video, y el procesador. Las implementaciones utilizan una ruta de acceso de datos de 32 o de 64 bits- 'La velocidad del bus está determinada por la velocidad externa del procesador. La velocidad de un bus local en una máquina 486DX2/66 seria de 33 Mhz, porque sólo se duplica la velocidad de las operaciones internas del microprocesador.
El bus local se aplicó al comienzo a las operaciones de video, en las cuales se producía el cuello de botella. Pero la tecnología puede aplicarse con otros fines. Los procesos que hacen un uso intensivo del disco pueden realizarse ahora mucho más rápidamente gracias a las tarjetas SCSI e IDE de bus local. La aplicación más reciente se realizó en tarjetas de interfaz de redes y permite transmitir datos con mayor velocidad.
Los primeros sistemas de bus local eran patentados y cubrían solamente operaciones de video, situación que los hacia muy caros y difíciles de modernizar, Desde 1991 se registra en la industria del ramo la voluntad de desarrollar una norma para formato de bus local, de la cual son antecedentes de facto el bus VL (VESA) y el PCI.
BUS VL (VESA)
A fines de 1991 Video Electronics Standards Association desarrolló el bus local VESA o bus VL. VESA es una entidad sin fines de lucro que agrupo más de 60 empresas del ámbito de la computación que tiene como fin crear normas estándar de video.
La versión original, aprobada finalmente en agosto de 1992, utilizaba una ruta de acceso de datos de 32 bits con una velocidad máxima de 40 MHz. Esta especificación implica que el rendimiento efectivo total (through put) de un bus VL es de 133 MBps (a 33 MHz), cuando el rendimiento efectivo total de un bus ISA es de 8 MBps. Este diseño de bus local fue el primero en lograr aceptación generalizada en la industria del ramo.
La característica más importante de la especificación de bus local VESA es la posibilidad que ofrece de estandarizar un conector y un protocolo para expansión del bus. Las placas de expansión pueden intercambiarse, una buena señal para el entorno de "sistemas abiertos o mercado abierto".
Actualmente el diseño de bus VL ha alcanzado su segunda versión, aprobada a principios de 1994. El nivel 2.1 de bus VL brinda soporte para un bus de datos de 64 bits (para sistemas Pentium) con una velocidad máxima de 50 MHz, y un rendimiento efectivo total (through put) en la transferencia de datos que puede alcanzar los 400 MBps. La interfaz 2.1 de bus VL también ofrece soporte a tarjetas de 32 bits puesto que las nuevas tarjetas de 64 bits son compatibles con los slots de 32 bits de la versión 1.0. El nivel 2.0 ofrece también características de avanzada como la delegación del control del bus o bus mastering.
BUS PCI - INTERFAZ PARA COMPONENTES PERIFERICOS
Intel creó el bus PCI en julio de 1992. La sigla corresponde a la expresión "Peripheral Component lnterconnect" (Interconexión de componentes periféricos). La diferencia principal entre el bus PCI y el bus VL es que el bus PCI fue diseñado para brindar conexiones de alta velocidad y se mantiene más próximo a la velocidad del microprocesador. La transferencia de datos se hace a través de una ruta de acceso de 32 o de 64 bits. La velocidad máxima de transferencia para 32 bits es de 132 MBps, mientras que alcanza 264 MBps para operaciones de 64 bits. El bus PCI es un bus independiente del procesador, de carácter intermedio. Tiene un límite de 3 tarjetas o placas y ofrece soporte para la norma Plug and Play implementada con Windows 95.
Si bien la implementación original era compatible con el bus VL, la versión 2.1 no lo es. Otra ventaja es que el diseño del bus no está ligado al procesador de un determinado fabricante. Para asegurar la compatibilidad con modelos anteriores, los fabricantes han presentado un bus PCI con un diseño más antiguo. No es raro encontrar sistemas con 3 slots PCI y 4 slots ISA.
El bus PCI no depende de¡ procesador, es decir que puede utilizarse con muchas plataformas que no corresponden a sistemas de Intel. Apple ha anunciado ya que utilizará este bus en las nuevas Power Macintosh y en 1997 la estructura de bus PCI se habrá incorporado a todas las computadoras Macintosh.
BUS PCMCIA ASOCIACION DE LA INDUSTRIA DE TARJETAS DE MEMORIA PARA COMPUTADORAS PERSONALES
El primer release del bus PCMCIA fue presentado en 1990. Difiere de los buses anteriores en que la miniaturización fue un objetivo principal de su diseño porque estaba destinado a computadoras tipo notebook o más pequeñas aún. Los buses anteriores estaban diseñados para máquinas de escritorio.
El primer aspecto de ¡a norma estaba orientado a una tarjeta de memoria como medio de almacenamiento de datos. Sin embargo, al afianzarse la idea, muchos fabricantes de equipos periféricos advirtieron el impacto que este diseño podía tener sobre los dispositivos de E/S.
El release 2.0 apareció en 1991 y ya implementaba dispositivos de EIS. Las principales modificaciones introducidas fueron el mayor grosor de las tarjetas, que permitió incorporar más circuitos superconductores, y la posibilidad de que los programas almacenados en las tarjetas se ejecutaran en las tarjetas de memoria en lugar de hacerlo en la memoria RAM. También se aseguraba la compatibilidad con la versión 1.0. El release 2.0 también apuntaba a los formatos de archivo y estructuras de datos. Los dispositivos que utilizan el bus PCMMCIA tienen como base una interfaz de 16 bits y ofrecen soporte para una sola IRQ.
El release 3.0 cambió el nombre de la norma de PCMCIA a PC Card. Utiliza tecnología de Card Bus, similar a la del bus PCI, y tiene una velocidad de 33 MHz y un bus de 32 bits. Las tarjetas ya no necesitan 5 voltios de tensión, sino 3.3. Si bien se mantiene la compatibilidad de los slots con modelos anteriores, la inversa no es cierta,. las nuevas tarjetas no pueden enchufarse en los slots de los modelos previos.
He aquí un panorama general de las características del bus PCMCIA-.
Posibilidad de ejecutar programas sin tener que bajarlos a la memoria convencional. - Formatos de archivos y estructuras de datos especificados. - El sistema central obtiene información sobre su configuración y posibilidades directamente de la tarjeta a El hardware de la tarjeta es independiente de los dispositivos. o Los enlaces de software son independientes. - Se proporciona una interfaz de software, denominada Socket Services, que vincula las tarjetas PCMCIA con la arquitectura lntel. o La norma Card Services permite el acceso a una más plataformas de hardware. o La estructura de identificación de tarjetas (Card Identification Structure - CIS) permite que las tarjetas efectúen su propia descripción, de modo que otros dispositivos pueden obtener inmediatamente la información que necesitan. Esto ahorra al usuario la necesidad de configurar la tarjeta e instalar programas controladores (drivers) y software especial.
PLACAS DE EXPANSION
Existe una diversidad de placas de expansión que aumentan las posibilidades del sistema. Si bien analizaremos cada tipo de placa por separados, es necesario que veamos primero algunas características generales y sepamos cómo interactúan con la placa del sistema.
En gran medida, la placa del sistema elegida determina también la elección de las placas de expansión. Sólo se pueden utilizar placas compatibles con el sistema.
- Bus estándar de 8 bits
Sólo se pueden instalar placas de 8 bits.
- Bus ISA de 16 bits
Ofrece soporte para placas ISA de 16 bits y para la mayor parte de las placas de 8 bits, las cuales deben instalarse en los slots de 8 bits (si es que existen) y no pueden colocarse en ciertas slots de 16 bits en razón de la construcción física de la placa.
Bus MCA
Los sistemas de bus MCA sólo brindan soporte a placas MCA y presentan slots de 16 bits y de 32 bifes.
Bus EISA
El bus EISA fue desarrollado para ofrecer una alternativa de 32 bits al bus MCA. Brinda soporte a placas de 32 bits, así como a las placas ISA de 8 y de 16 bíts ya existentes.
Bus local
El bus VL utiliza un segundo conector además del conector ISA de 16 bits va existente, cuya finalidad es ampliar las conexiones de 8 bits a 16 bits,
La versión PCI del bus local se basa en conectores propios que no son compatibles con ninguna otra arquitectura. Los adaptadores ISA y EISA no pueden colocarse en los slots PCI.
MEMORIA DEL SISTEMA
En nuestra descripción general del motherboard, debemos hablar ahora de la memoria. Comencemos por definir algunos términos fundamentales,
El motherboard ofrece soporte para distintos tipos de memoria que se utilizan para almacenamiento. La memoria accesible constituye la cantidad mínima de memoria que puede instalarse en el sistema y es directamente direccionable por el procesador.
ROM (READ ONLY MEMORY)
La memoria ROM (memoria de lectura solamente) es una memoria no volátil, es decir, su contenido se conserva aun cuando se interrumpa la alimentación del sistema. Se puede decir que el contenido de la memoria ROM "se graba a fuego", de modo que es posible leer información almacenada allí, pero no se puede grabar información en ella. La memoria ROM se utiliza para almacenar pequeños bloques de programa necesarios para que el sistema y los dispositivos instalados puedan funcionar.
BIOS (Basic Input Output System)
Uno de los elementos más importantes almacenados en la memoria ROM es el BIOS (Sistema Básico de Entrada/Salida). El motherboard cuenta con un chip ROM BIOS, y a veces con dos, que contribuyen a determinar sus características y el tipo de dispositivos que puede soportar, entre los cuales podemos citar los siguientes
Tipo y cantidad de memoria Versión del teclado
Tipo de monitor
Tipo de unidades de disco y de diskettes
El BIOS contiene programas que se ejecutan durante la inicialización (Start up) del sistema y controlan la rutina de auto verificación de encendido (POST). Una vez ejecutada esta rutina, la ROM BIOS comienza la lectura de los programas de inicialización (startup) grabados en el disco, Cuando el sistema está en funcionamiento, la ROM BIOS controla todas las comunicaciones de bajo nivel entre el software del sistema operativo y el hardware instalado. La información que brinda el BIOS ROM se presenta en la pantalla durante la inicialización y brinda información sobre el fabricante, así como la fecha y versión del propio BIOS.
Los sistemas de IBM cuentan con un BIOS propio. Otros fabricantes, como Phoenix, AMI y Award, ofrecen chips de ROM BIOS para fabricantes de computadoras personales compatibles.
El BIOS es una de las claves para la compatibilidad de un sistema de computación. Aunque un BIOS idéntico al de IBM constituiría una violación de ¡os derechos de propiedad intelectual, el BIOS instalado debe "funcionar como si fuera" el BIOS de IBM. Un modo de garantizar el funcionamiento correcto es contar con módulos de BIOS provenientes de los principales fabricantes que aseguren la compatibilidad con casi todo el software que circula comercialmente.
RAM (RANDOM ACCESS MEMORY)
Las PC utilizan la memoria de acceso al azar (RAM) para almacenar datos y programas durante lapsos breves. Se trata de un almacenamiento volátil que se pierde cuando el sistema se apaga o se restaura.
Memoria DRAM vs. Memoria SRAM
La memoria de acceso al azar (RAM) es una memoria volátil que la computadora utiliza para almacenar líneas de código. El término "volátil" significa que esta memoria no es permanente y puede mortificarse. La memoria RAM tiene posiciones discretas a las que el procesador tiene acceso para leer y grabar.
La memoria RAM puede clasificarse en dos tipos distintos memoria dinámica de acceso al azar (DRAM) y memoria estática de acceso al azar (SRAM). Para conservar la carga eléctrica de los chíps de memoria DRAM es necesario renovar la alimentación eléctrica que llega a ellos. Los chips de la memoria SRAM no exigen una alimentación eléctrica que renueve su carga permanentemente, pero son más caros.
La memoria SRAM es mucho más veloz que la DRAM y podemos mencionar como valores característicos 15-20 ns por un lado, contra 60-80 ns por el otro. Estos valores expresados en nanosegundos (ns) indican que la velocidad de transferencia es de un mil-millonésimo de segundo. La memoria RAM estática (SPAM) es la que habitualmente se utiliza en la memoria cache, mientras que la DRAM es la que por lo común denominamos RAM a secas.
Aunque la velocidad difiere en los distintos tipos de RAM, la velocidad de acceso a los datos de cualquier RAM siempre es menor que la velocidad de acceso a los datos de una unidad de disco. Los discos rígidos pueden realizar 1 00 lecturas por segundo y las unidades de diskettes flexible pueden realizar 10 lecturas por segundo. La memoria RAM puede efectuar mil millones de lecturas por segundo.
DRAM (Dynamic Random Access Memory)
El término DRAM (RAM dinámica) se aplica en forma genérica a la mayor parte de la memoria. Recordemos que la memoria RAM es dinámica y volátil; su contenido puede mortificarse puesto que se trata de un área de almacenamiento transitorio cuyo contenido se pierde totalmente cuando se apaga el equipo.
Las memorias DRAM comercializadas en el mercado tienen una velocidad que varía entre 60 y 1 00 ns. La velocidad de la memoria no ha aumentado tanto como la velocidad de los procesadores. Pero sí se han realizado progresos en la densidad de chips que integran la memoria. Actualmente, los chips pueden contener muchas más direcciones.
Todos los chíps de memoria se clasifican según la velocidad de acceso. El valor nominal de esta velocidad está impreso en el propio chip (-1 5, -20, -1 0, etc.). Este número indica la velocidad del chip en decenas de nanosegundos (un nanosegundo (ns) es un mil millonésimo de segundo), Por ejemplo, un valor nominal impreso de -8 indica un tiempo de acceso de 80 ns; un valor nominal impreso de -7 indica un tiempo de acceso de 70 ns y así sucesivamente.
Cuanto menor es el valor nominal indicado, tanto más velozmente pueden extraerse los datos de la memoria. Toda la memoria de¡ sistema debe tener la misma velocidad. Cuando se mezclan chips de distintas velocidades, se producen errores y fallas intermitentes.
Shadow RAM
Se trata de una técnica que copia el BIOS del sistema y/o el BIOS del video almacenados en la ROM a la memoria RAM durante el arranque. Al tener estas pocas instrucciones en la RAM, el rendimiento global del sistema y su velocidad aumentan.
Memoria cache
La memoria cache está compuesta habitualmente por un pequeño bloque de memoria de muy alta velocidad utilizada para almacenar instrucciones de programa y datos para el procesador, aumentando así la velocidad de ejecución de los programas. El microprocesador 80486 tiene una memoria cache incorporada de 8K. Muchas placas del sistema tienen un buffer de memoria cache externo con un tamaño que va desde los 64 K hasta los 512 K, utilizado por el procesador y la memoria RAM.
A menudo se confunde este término con la memoria cache de los discos. En el área de memoria cache del disco se almacenan transitoriamente datos del disco rígido a fin de disminuir la cantidad de accesos directos al disco y mejorar los tiempos de acceso. Puede tratarse de una zona dedicada de ¡a memoria del sistema o de chips de memoria adicionales instalados directamente en la placa del controlador del disco.
La memoria SRAM se utiliza como memoria cache. El microprocesador almacena y recupera datos e instrucciones de programa de la memoria cache SRAM. La mayor velocidad de la memoria SRAM (alrededor de 20 ns) hace que sean considerablemente más cara que la DRAM.
Memoria EDO (Extended Data Out
Es otro tipo de memoria que incremento la performance por eliminación de los wait states en la memoria. Esta memoria es más cara que la memoria RAM común (fast Page) pero su incremento de performance ronda el 30 %
Memoria PROM
Para propósitos mas generales que los requeridos por la ROM, un tipo de chip ROM fue desarrollado, al cual se denomino "Programable ROM" (PROM). La PROM en el momento de su fabricación se encuentra con todos los circuitos lógicos en 0, en el momento de ser programada, se colocan los circuitos necesarios en 1, utilizando para esto pulso de eléctrico de alto voltaje. Una vez programada la misma no se puede volver a modificar ya que los cambios sufridos son permanentes.
Memoria EPROM
La principal desventaja de la ROM es que el contenido de la misma permanece inalterable no pudiéndose realizar ninguna modificación sobre la misma. Para resolver esto los investigadores desarrollaron la "Erasable Programmable Read Only Memory" (EPROM). Este tipo de memoria tiene la ventaja que es capaz de ser borrada y reprogramada varias veces siendo esto más flexible que en las ROM. Para que esto sea posible se almacena la información binaria en forma de cargas eléctricas depositadas en el interior del chip. Estos depósitos eléctricos son casi permanentes. Estos depósitos de energía so borran fácilmente exponiendo el chip a una fuente de luz ultravioleta de frecuencia especial. Generalmente estos tipos de chip suelen tener una especie de ventana sobre su lomo. La cual sé deberá encontrar tapada por algún tipo de material opaco.
Memoria EEPROM
Uno de los problemas principales que encontramos al querer actualizar el contenido de una EPROM es que es necesario remover el chip para su correcto borrado. Por lo tanto fue necesario encontrar la manera de reprogramar sin la necesidad de tener que retirar el chip y al mismo tiempo poder seguir manteniendo su contenido una vez que el mismo se encuentra sin recibir energía. Para esto se creo el chip "Electricaliy Erasable PROM" (EEPRON). Este puede ser borrado por el envío de una señal eléctrica especial mientras se encuentra instalado en la PC. Este tipo de señal puede borrar todo o parte del contenido de información que se encuentra en el mismo.
DIP ( Dual in Line Package)
Por lo general, se utiliza el término DRAM para hacer referencia a chips de memoria colocados en un DIP (paquete cual en línea). La memoria SRAM se presenta habitualmente con este tipo de disposición.
La mayor parte de las veces, los chips DIP están montados en grupos de 9 chips sobre una misma fila. Pueden instalarse en el motherboard o en una placa de expansión de memoria. Se pueden encontrar estos tipos de memoria en los motherboard XT, AT y compatibles como también en una cantidad limitada de placas de expansión.
DIP (Dual In-line Package)
SIMM Single in line Memory Module)
Los chips de tipo SIMM (módulo único de memoria en línea) son otro tipo de memoria DRAM. Estos módulos se montan directamente sobre pequeñas placas de circuitos que se instalan en slots destinados a ese fin.
· Disponibles en configuraciones de 1 MB, 2 MB, 4 MB, 8 MB, 16 MB y 64 MB,
· Aplicables a sistemas AT y compatibles, MCA y EISA, así como a la mayoría de las placas de expansión de memoria.
· En caso de desperfectos, es necesario cambiar toda la placa Si MM.
· Los distintos tipos de módulos SIMM no son intercambiables: cuando se reemplaza uno de ellos, hay que instalar en la placa otro exactamente igual.
Hay dos tipos distintos de módulos SIMM-. los de 30 pines y los de 72 pines. Los más comunes son los de 72 pines porque resulta más fácil actualizarlos: los. módulos de 30 pines deben sustituirse en bancos de cuatro, mientras que los de 72 pines pueden reemplazarse de a uno.
Los módulos SIMM se utilizaron por primera vez en la construcción de la PS/2 de IBM y en los sistemas Macintosh de Apple. Desde entonces se han transformado en el diseño favorito de todos los sistemas posteriores.
El tipo de memoria física que puede instalarse en un sistema depende del motherboard o de la placa de expansión de la memoria. (Todos los chips de memoria son muy sensibles a la electricidad estática y se dañan con facilidad.)
CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconsuctor)
Los sistemas compatibles con la AT de IBM almacenan la información de configuración en una posición de memoria especifica, separada del resto de la memoria. Se trata por lo general de un pequeño bloque de memoria de acceso al azar tipo CMOS (semiconductor complementario de óxido metálico). Los parámetros de configuración del sistema comprenden la cantidad y tipo de unidades de disco instaladas, la cantidad de memoria del sistema, la fecha y la hora.
A fin de evitar que la información de configuración se pierda cuando se interrumpe la alimentación de energía, existe una batería en el motherboard que continúa alimentando energía al bloque CMOS. Durante la inicialización, se compara la información de configuración almacenada en el bloque CMOS con los dispositivos que el sistema "detecta" (memoria del sistema o unidades de disco). Si no hay coincidencia entre estos datos, el sistema se detiene y emite un mensaje.
Flash RAM
La flash RAM no es volátil y su contenido se conserva cuando se apaga la PC. Una de sus primeras aplicaciones fue el reemplazo del ROM BIOS de la computadora.
Cuando se debe modificar el BIOS para que refiere actualizaciones en el hardware del i
sistema en una computadora provista de flash RAM, no es necesario reemplazar el BIOS, sino simplemente reprogramarlo por software.
La flash RAM se ha comenzado a utilizar no hace mucho en unidades de disco rígido de estado sólido. Los discos de tipo flash RAM tienen un tiempo de acceso cientos de veces más rápido que los discos rígidos tradicionales. Una ventaja adicional para entornos de computación móviles es que estos discos rígidos exigen menos energía, toleran condiciones menos favorables (temperaturas extremas, existencia de. polvo en el ambiente) y pueden soportar vibraciones de hasta 1500 G.
TIPOS DE ALMACENAMIENTO
La computadora exige la existencia de un almacenamiento para guardar todos los datos ingresados por el usuario y para conservar los propios archivos de programas que el sistema necesita para funcionar. Puede haber almacenamiento de corto plazo y de largo plazo. La memoria del sistema es un ejemplo de almacenamiento de corto plazo. Los discos y otros medios similares para grabar información constituyen ejemplos de almacenamiento de largo plazo.
El almacenamiento de largo plazo exige un medio en el cual grabar la información, por ejemplo, un diskette.
Existe una amplia gama de medios para almacenar datos. En la mayoría de los casos, la información se almacena en un medio magnético con forma de disco que rota a razón de varios cientos de revoluciones por minuto (RPM).
El mecanismo utilizado para leer o grabar la información se denomina cabeza lectora/ grabadora y funciona como las púas de los antiguos tocadiscos. La cabeza lectora/ grabadora barre la superficie del disco, separada de él por un colchón de aire. Cuando graba datos, modifica la disposición de las partículas magnetizadas (es decir, genera un flujo magnético). La nueva disposición de las partículas representa los datos grabados. Cuando lee datos, la cabeza barre la superficie e interpreta la disposición de las partículas magnetizadas.
Todo medio de grabación necesita una (o varias) cabezas lectoras/grabadoras que almacenen información en el dispositivo o la lean. Los dispositivos de almacenamiento se denominan "unidades". En el ámbito de las PC, existen dos tipos de unidades muy difundidos: las unidades de discos flexibles y las unidades de discos rígidos.
Las unidades de discos flexible permiten que el usuario manipule y retire el medio físico de grabación, constituido por un disco flexible que habitualmente recibe el nombre de diskette.
Las unidades de disco rígido alojan en su interior el medio de almacenamiento dentro de un receptáculo cerrado. Como el usuario no puede retirar el medio de almacenamiento, se dice que éste es fijo, o que el disco es rígido, en contraste con los discos flexibles.
UNIDADES DE DISCO RIGIDO
La mayor parte de las aplicaciones exige algún tipo de dispositivo de almacenamiento masivo. El dispositivo primario de almacenamiento masivo es el disco rígido, elemento que permite un acceso relativamente rápido a grandes cantidades de datos. Desprovista de un disco rígido, la PC no podría almacenar de manera permanente cantidades significativas de información.
Si bien leen y graban los datos de una manera similar en cuanto a sus fundamentos, los discos rígidos difieren en cuanto a su tecnología, a ¡as interfaces que utilizan y también en cuanto a su velocidad y capacidad intrínsecas. La mayor parte de los discos rígidos ejecuta 5000 revoluciones por minuto. Las cabezas lectoras/grabadoras graban los datos en cada uno de los platos que integran en conjunto lo que denominamos "disco rígido", y tienen acceso a ambas caras de cada plato. La capacidad de la unidad depende de la cantidad de platos que contiene. Las cabezas lectoras/grabadoras se desplazan sobre la superficie de los platos por medio de una brazo. La información se graba de manera circular, formando pistas, semejantes a las pistas que recorren los atletas en una carrera. Las pistas, a su vez, están divididas en sectores, dichas pistas en sentido vertical forman los cilindros. Por último, varios sectores se agrupan en clusters ubicados sobre una misma pista. El cluster es la mínima unidad direccionable utilizada por el DOS para almacenar información.
Codificación
Para almacenar los datos magnéticamente en las unidades de disco se utilizan diversas técnicas que se denominan técnicas de codificación. Existen tres clases principales de codificación para los discos rígidos-. Codificación por modulación modificada de frecuencia (MFM o Modified Frequency Modulation), Codificación con capacidad limitada de longitud de corrida (RLL o Run-length limited) y Codificación avanzada con capacidad limitada de longitud de corrida (Advanced RLL o advanced Run-Length Limited)- Todas emplean transiciones del flujo magnético, o cambios en las partículas magnetizadas, para representar un 1 ó un 0. Existen otras técnicas que permite representar mayor cantidad de datos con una sola transición del flujo magnético.
La información se graba por medios magnéticos sobre un plato de aluminio, del cual proviene la denominación de disco "rígido". Los platos están conectados a un eje, el cual a su vez está conectado a un motor que los hace girar, tal como los antiguos discos de música giraban en un tocadiscos.
Nota: El plato es de aluminio, material que no es magnetizable. Este soporte de aluminio está recubierto por una capa magnetizable que constituye, en realidad, e medio donde actúan las cargas magnéticas.
FACTORES QUE DETERMINAN EL RENDIMIENTO
Antes de describir en detalle cada una de estas interfaces, dediquemos unos instantes a analizar los factores que determinan el rendimiento de un disco rígido.
Capacidad
La unidad fundamental de almacenamiento es el sector. Cada sector contiene 512 bytes de datos. Los discos rígidos que utilizan una interfaz ST506 y emplean codificación MFM tienen 17 sectores por pista. Esto equivale a 8,5 KB de información en cada pista. Si multiplicamos este valor por la cantidad total de pistas, obtenemos la capacidad total del disco rígido.
La técnica RLL de codificación permite aumentar la cantidad de sectores por pista a 25 ó 26. Las unidades ESDI tienen 34 sectores por pista. Los discos ¡DE y SCSI pueden tener cualquier número de sectores por pista. Incluso pueden grabar en las pistas internas una cantidad de sectores distinta de la que graban en las pistas externas. La capacidad máxima de un disco IDE es de 2.147.483,648 bytes, es decir, dos gigabytes. Según cuál sea la versión del BIOS del sistema operativo que se utilice, esta cantidad puede reducirse ligeramente.
La capacidad, empero, no es el único factor que ha de considerarse para evaluar los discos rígidos. El rendimiento también es importante: aun cuando podamos almacenar todos los datos que necesitamos, puede suceder que no estemos en condiciones de obtener acceso a ellos con rapidez suficiente.
Tiempo de acceso promedio (Average Access Time)
El tiempo de acceso promedio está determinado por el tiempo de latencia y el tiempo de posicionamiento. El tiempo de latencia es el tiempo promedio necesario para hallar un dato, en cuanto a ¡as rotaciones por segundo se refiere. Otro factor que afecta la velocidad es la rapidez con que la cabeza lectora/grabadora se desplaza de un cilindro a otro. Esta velocidad determina el tiempo de posicionamiento.
El tiempo de acceso promedio constituye la medida más práctica, puesto que expresa el tiempo promedio que tarda la cabeza lectora/grabadora en desplazarse hasta cualquier cilindro del disco rígido. El tiempo de acceso promedio se expresa en milisegundos-. cuantos menos milisegundos requiera el acceso, tanto mejor. Las viejas unidades de disco tenían por lo general un tiempo de acceso promedio de 85 milisegundos, mientras que las unidades modernas tienen un tiempo de acceso de 1 0 milisegundos. Un buen tiempo de acceso promedio según los valores actuales debe estar comprendido entre 9 y 14 milisegundos.
Velocidad de transferencia de datos
No se debe confundir la velocidad de transferencia de datos con la velocidad de acceso. La velocidad de transferencia de datos es una medida de la rapidez con la cual los datos se transfieren entre el disco rígido y el microprocesador y se expresa en megabytes por segundo (o mega bits por segundo, unidad equivalente a un octavo de la velocidad expresada en megahertz).
La velocidad de transferencia depende estrictamente de la velocidad del bus. Por ejemplo, un bus ISA permite una velocidad máxima de transferencia de 8 MBps. Por este motivo, no tendría sentido utilizar una interfaz SCSI-2 de gran velocidad en una computadora provista de un bus ISA. Las interfaces EISA ofrecen soporte para velocidades máximas de 33 MBps. En el caso del bus MCA, la velocidad puede alcanzar los 40 MBps según que el bus sea de 16 bits o de 32 bits. Toda la tecnología actual del bus excede las velocidades de transferencia asequibles con los discos rígidos existentes hasta hoy.
lnterleaves de sectores
Esta técnica ha entrado en desuso, pero aún es posible encontrarla en algunos equipos antiguos. Créase o no, hubo una época en la cual la velocidad del microprocesador era menor que la velocidad del disco rígido. Por esta razón, había que "frenar" de algún modo la velocidad de transferencia del disco para que se adaptara a las posibilidades de la PC. Esta técnica constituye, en esencia, una intercalación o interleaving, método que obliga a la unidad de disco a saltear una determinada cantidad de sectores, aun cuando el DOS le indique que debe leer sectores consecutivos.
Por ejemplo, el DOS puede dar la orden de leer los sectores uno y dos. Con la técnica de interleaving, la unidad de disco lee el sector 1, luego, por decir algo, el sector 6 y por último, el sector 2. El tiempo transcurrido entre la primera lectura y la tercera permite que el microprocesador "alcance" al disco. El factor de interleaving se expresa como una proporción. Por ejemplo, una proporción 1 -. 1 significa que no se saltean sectores. Una proporción 1-6 significa que se saltean cinco sectores. El factor de interleaving puede modificarse mediante software-. SpinRite es un programa utilitario que permite alterar este valor.
Concepto de Cache de Disco (Caching)
El rendimiento del disco rígido siempre se verá afectado por su funcionamiento mecánico. La fuerza centrífuga impone un límite superior a la velocidad de rotación. Para superar esta limitación, se idearon los almacenamientos auxiliares cache para discos.
El cache una zona auxiliar de almacenamiento para datos donde se colocan los datos utilizados con mayor frecuencia. Esta información se lee con la velocidad de una memoria RAM. El cache se puede implementar en hardware o en software. El primeros exige la instalación de una memoria adicional más rápida en la PC o en el propio controlador del disco. Si la técnica se aplica por software, se utiliza la memoria RAM ya instalada en el equipo. El tamaño del cache varía: desde 8 KB hasta varios megabytes.
Cache de disco por Hardware
En este caso, el funcionamiento es el siguiente: los archivos se almacenan en el cache a medida que se efectúa la lectura en el disco. Algunos controladores llevan a cabo un proceso de lectura anticipada, en el cual leen una pista o cilindro adicional para adelantarse al sistema y tener a su disposición esos archivos en el caso de que éste los necesite.
Si el sistema necesita los archivos leídos con anticipación, los encuentra "esperando", por así decirlo, en la memoria RAM de alta velocidad. Si el sistema no los necesita, no se debe efectuar ninguna operación de E/S adicional y no se pierde potencia de proceso. El tamaño recomendado para el almacenamiento cache está comprendido entre 2 y 4 megabytes por lo menos.
Cache de disco por Software
El cache por software no exige hardware adicional porque utiliza una parte de la memoria RAM de¡ sistema. Según este procedimiento, se accede a la memoria cache en cada operación de lectura o de grabación. Si el dato figura ya en la memoria cache de¡ sistema (memoria RAM) y la operación es de lectura, no es necesaria ninguna operación mecánica del disco rígido, la operación es exclusivamente electrónica y, por consiguiente, más rápida. En el caso de una operación de grabación, se graban todos los datos en la memoria cache y la grabación física en el disco rígido se realiza en un momento más conveniente.
Existen varios programas de cache en el mercado. Uno de ellos se denomina SmartDrive y forma parte del paquete del MS-DOS y de Windows. La última versión de SmartDrive
(5.0) también ofrece soporte para unidades de disco compacto (CD-ROM).
INTERFACES DE DISCO RIGIDO
Los sistemas de disco rígido están compuestos por tres dispositivos-. el disco rígido propiamente dicho, donde se almacenan los datos-, el controlador, que vincula la unidad con la computadora, y el adaptador, que transforma las señalas utilizados por la unidad de disco en las que emplea la computadora.
En los sistemas antiguos, estos tres elementos constituían dispositivos separados. Más tarde el controlador y el adaptador formaron parte de la misma placa. Por último, esta placa se incorporó al propio alojamiento del disco. Las interfaces correspondientes especifican cómo funcionan en conjunto estos dispositivos.
Las siguientes son las principales interfaces
lnterfaz ST- 506
Las PC fabricadas por IBM tenían una interfaz ST-506, en la cual dos cables conectan la unidad con un controlador separado: un cable de datos y un cable de control. Los datos se transfieren en serie por el cable de datos, un bit por vez. Las velocidades de transferencia estaban comprendidas entre 0,625 MBps y 1,2 MBps. Se trataba de unidades muy pequeñas que hoy se consideran totalmente superadas.
Interfaz ESDI
La interfaz ampliada para dispositivos pequeños (Enhanced Small Device Interface ESDI) fue desarrollada por Maxtor en 1985. Introdujo el concepto de controlador "principal" ("host" controller) en el mundo de las PC e hizo posible que un mismo. controlador manejara 7 dispositivos inteligentes distintos.
La interfaz ESDI era conceptualmente semejante a la norma 8T-506, pero la tecnología electrónica utilizada en ella proporcionaba velocidades de transferencia más altas y mayor capacidad de almacenamiento. El cable de datos y el de control están separados, pero las conexiones no son las mismas de la ST-506. Puede comprimir el doble de sectores por pista y alcanza una velocidad de transferencia de 3 MBps.
La interfaz ESDI ofrece soporte para unidades de disco de mucha mayor capacidad, algunas de ellas por encima de un gigabyte. Esta interfaz fue la primera en utilizar un controlador principal con soporte para un máximo de siete dispositivos inteligentes. Sin embargo, su difusión fue limitada porque el canal de datos en serie que conecta la unidad con el controlador reduce su rendimiento. Fue reemplazada con éxito por la interfaz SCSI.
Interfaz IDE
La interfaz de tecnología electrónica integrada para unidades de disco (Integrated Drive Electronics - IDE) fue desarrollada por Compaq., Western Digital. Las unidades IDE incorporan las instrucciones de codificación y descodificación, propias del controlador en la propia unidad de disco. Por consiguiente, resulta crucial EVITAR el formateo de bajo nivel (este tipo de formateo borra físicamente toda la información del disco).
A fin de aumentar el rendimiento, la mayor parte de los controladores IDE aplica algoritmos patentados de almacenamiento cache anticipado. A menudo, los controladores ¡DE están incorporados en los circuitos de la placa del sistema. Un controlador ¡DE ofrece soporte para dos unidades de disco fijo, una de ellas configurada como unidad maestra y la otra como unidad esclava.
La interfaz IDE se ha difundido enormemente entre los usuarios por su diseño simple (y económico). A menudo está incorporada en la placa madre de los sistemas ISA y EISA.
Sin embargo, esto puede acarrear problemas de compatibilidad con los controladores adicionales de discos. El mismo cable ofrece soporte para dos unidades, pero una de ellas debe estar configurada como unidad maestra y la otra como unidad esclava. La unidad maestra lleva a cabo las operaciones de decodificación de señales correspondientes a las dos unidades. El BIOS del sistema es un elemento crucial para que las unidades ¡DE funcionen como corresponde, puesto que proporciona el vínculo que habilita la comunicación entre la controladora y la PC. Es posible que algunas de la versiones más antiguas de BIOS no funcionen como hace falta. Por ejemplo, el BIOS de AMI, con fecha de¡ 9 de abril de 1990 no es compatible con las unidades IDE y debe ser reemplazado.
Hay ciertos hechos que merecen destacarse con respecto a la interfaz IDE:
Los comandos de PC se ejecutan directamente en el disco rígido, sin necesidad de traducción por parte de] controlador.
La codificación y decodificación de datos se lleva a cabo en el disco rígido. Se utiliza un único cable de 40 pins para comandos y para datos.
La capacidad habitualmente disponible en el disco está comprendida entre 40 MB y 500 MB.
La velocidad de transferencia es relativamente alta.
En la actualidad, la velocidad de transferencia de las unidades IDE es de 12 MBps, pero se anuncian mejoras y una mayor velocidad de transferencia ara el futuro.
lnterfaz IDE ampliada
Durante los últimos años, la norma IDE fue la que prevaleció en el mercado de computadoras de escritorio. Su precio económico compensaba la baja velocidad de transferencia, la capacidad de disco limitada y la falta de soporte para periféricos. Con la aparición de la interfaz IDE ampliada se han eliminado todas estas limitaciones.
La velocidad de transferencia de datos está comprendida entre 9 y 13 MB por segundo (MBps) y la capacidad de disco ha experimentado un brusco ascenso y alcanza ahora los 8 GB. Los conectores duales de canal que tiene ahora la interfaz IDE ampliada brindan soporte para un máximo de cuatro dispositivos de almacenamiento masivo de alto rendimiento, incluso para dispositivos que no son discos rígidos como discos compactos (CD-ROM) o unidades de cinta. El primer canal se utiliza para los dispositivos más rápidos, como el disco rígido, mientras que el segundo canal puede utilizarse para los dispositivos más lentos como el disco compacto. Es posible incluir estos conectores duales de canal en el bus PCI.
lnterfaz SCSI
El desarrollo de la inter-faz para pequeños sistemas de computación (Small Computer Systems Interface ~ SCSI) fue simultáneo al de la interfaz ESDI. La empresa Apple incorporó controladores SCSI en sus sistemas Macintosh.
La interfaz SCSI es, en realidad, un bus de expansión. Permite conectar hasta siete dispositivos inteligentes en paralelo. El intercambio de datos puede hacerse sin intervención del microprocesador, puesto que la interfaz incluye su propio esquema de arbitraje para los dispositivos conectados.
Cada dispositivo conectado a este tipo de interfaz debe tener una dirección exclusiva. La controladora tiene siempre la dirección 7, que indica la mayor prioridad. El resto de los dispositivos utilizan las direcciones 0 a 6. El disco rígido desde el cual se da arranque al sistema (se carga el sistema operativo en memoria) debe tener la dirección 0. Los dispositivos están encadenados entre sí en forma de margarita mediante un cable plano provisto de un conector de 50 pines. Los sistemas Macintosh utilizan un conector tipo D-shell de 15 pines que exige un adaptador.
Los dispositivos internos de la interfaz SCSI, como los discos rígidos, pueden usar el mismo cable con varios conectores. Los dispositivos externos, como las unidades de disco compacto, utilizan un cable por cada dispositivo. La primera unidad SCSI está conectada con la controladora; la segunda, está conectada con un conector SCSI disponible ubicado en el primer dispositivo SCSI. Los dispositivos adicionales pueden conectarse de manera análoga, de ahí la expresión "cadena en forma de margarita".
Los dispositivos ubicados en el extremo de una cadena exigen un terminador, que en el caso de los discos rígidos y los adaptadores principales es una resistencia. Habitualmente la resistencia viene incluida en el montaje de fábrica, pero puede retirarse en caso de no ser necesaria. Los dispositivos SCSI externos utilizan conmutadores o un enchufe SCSI falso que encaja en el conector extra. La regla de oro es que en un sistema SCSI no deben existir más de dos terminaciones.
Se considera que la interfaz SCSI es la más versátil de todas las existentes, puesto que, en rigor, no se trata de una interfaz de disco rígido, sino de una interfaz de dispositivos inteligentes. Los dispositivos SCSI funcionan sobre su propio bus SCSI, mediante un cable en cadena con forma de margarita. Según este enfoque, la computadora no es más que otro dispositivo desde el punto de vista del bus. En el mercado existen versiones de la ínterfaz provistas de un bus ISA, MCA, EISA o bus local.
Hay ciertos hechos que merecen destacarse con respecto a la interfaz SCSI:
Los comandos de la PC se traducen a comandos de bus SCSI en el controlador y los comandos del bus SCSI se traducen a comandos de disco rígido SCSI en el disco rígido y allí se ejecutan. Esta doble traducción implica una ligera reducción en el rendimiento.
·La codificación y decodificación de datos se lleva a cabo en el disco rígido.
·Se utiliza un único cable de 50 pins para comandos y para datos que une los dispositivos ubicados sobre la cadena.
Se ofrece soporte para varios dispositivos.
Es posible conectar distintos dispositivos SCSI, como varios discos rígidos, unidades de disco compacto unidades de cinta, sobre un mismo bus y SCSI mediante un único controlador.
NOTA: No todas las implementaciones de la interfaz SCSI son totalmente compatibles, La capacidad de los discos disponibles está comprendida entre 210 MB y 9 GB.
La velocidad de transferencia característica de los discos rígidos SCSI es de 1 0 MBps. El rendimiento de la interfaz SCSI puede superar realmente el de cualquier otro tipo de interfaz en operaciones de acceso a diversos dispositivos.
lnterfaz SCSI-2
La interfaz SCSI-2, presentada en el año 1991, significó un adelanto con respecto a la anterior de la misma línea porque incorporó un juego de comandos con fines de control y ofreció una velocidad de transferencia mayor. Las interfaces con mayor velocidad de transferencia se conocen también con el nombre de Fast SCSI y Wide SCSI. Esta norma permite utilizar unidades de disco rígido de 4 GB de capacidad máxima. La interfaz Fast SCSI alcanza velocidades de transferencia de 1 0 MBps, mientras que la correspondiente interfaz Fast and Wide amplía la ruta de datos de 16 bits a 32 bíts y alcanza una velocidad de transferencia superior a los 40 MBps. La interfaz SCSI-2 se utiliza en aplicaciones críticas y en servidores de alta potencia y gran costo.
lnterfaz Fast/Wide SCSI
La interfaz Fast SCSI utiliza cables y circuitos para duplicar la velocidad de transferencia entre un dispositivo SCSI y un controlador del mismo tipo. El incremento de la velocidad de transferencia se logra mediante la ampliación de la ruta de datos a 32 bits con un cable adicional. Si ambas técnicas se aplican simultáneamente, la interfaz resultante se denomina FastfWide SCSI.
lnterfaz SCSI-3
La interfaz SCSI-3 constituye una norma nueva que aumenta la cantidad de dispositivos con soporte a 16. Los cables para unir los dispositivos son más largos e incluyen tecnología de óptica de fibras. Un nuevo conector de 68 pins proporciona una ruta de datos de 32 bits. Se agregan comandos nuevos para trabajar con servidores de archivos y dispositivos de cinta de audio digital (DAT). Se pueden utilizar distintos tipos de conectores sobre un mismo bus SCSI. También el diseño de los terminadores es estándar. La inter-faz SCSI-3 se lanzará al mercado en 1997.
La interfaz SCSI es, en realidad, un bus de expansión. Permite conectar hasta siete dispositivos inteligentes en paralelo. El intercambio de datos puede hacerse sin intervención del microprocesador, puesto que la interfaz incluye su propio esquema de arbitraje para los dispositivos conectados.
Cada dispositivo conectado a este tipo de interfaz debe tener una dirección exclusiva. La controladora tiene siempre la dirección 7, que indica la mayor prioridad. El resto de los dispositivos utilizan las direcciones 0 a 6. El disco rígido desde el cual se da arranque al sistema (se carga el sistema operativo en memoria) debe tener la dirección 0. Los dispositivos están encadenados entre sí en forma de margarita mediante un cable plano provisto de un conector de 50 pines. Los sistemas Macintosh utilizan un conector tipo D-shell de 15 pines que exige un adaptador.
Los dispositivos internos de la interfaz SCSI, como los discos rígidos, pueden usar el mismo cable con varios conectores. Los dispositivos externos, como las unidades de disco compacto, utilizan un cable por cada dispositivo. La primera unidad SCSI está conectada con la controladora; la segunda, está conectada con un conector SCSI disponible ubicado en el primer dispositivo SCSI. Los dispositivos adicionales pueden conectarse de manera análoga, de ahí la expresión "cadena en forma de margarita".
Los dispositivos ubicados en el extremo de una cadena exigen un terminador, que en el caso de los discos rígidos y los adaptadores principales es una resistencia. Habitualmente la resistencia viene incluida en el montaje de fábrica, pero puede retirarse en caso de no ser necesaria. Los dispositivos SCSI externos utilizan conmutadores o un enchufe SCSI falso que encaja en el conector extra. La regla de oro es que en un sistema SCSI no deben existir más de dos terminaciones.
Se considera que la interfaz SCSI es la más versátil de todas las existentes, puesto que, en rigor, no se trata de una interfaz de disco rígido, sino de una interfaz de dispositivos inteligentes. Los dispositivos SCSI funcionan sobre su propio bus SCSI, mediante un cable en cadena con forma de margarita. Según este enfoque, la computadora no es más que otro dispositivo desde el punto de vista del bus. En el mercado existen versiones de ¡a inter-faz provistas de un bus ISA, MCA, EISA o bus local.
Hay ciertos hechos que merecen destacarse con respecto a la interfaz SCSI:
Los comandos de la PC se traducen a comandos de bus SCSI en el controlador y los comandos del bus SCSI se traducen a comandos de disco rígido SCSI en el disco rígido y allí se ejecutan. Esta doble traducción implica una ligera reducción en el rendimiento.
La codificación y decodificación de datos se lleva a cabo en el disco rígido.
Se utiliza un único cable de 50 pins para comandos y para datos que une los dispositivos ubicados sobre la cadena.
Se ofrece soporte para varios dispositivos.
Es posible conectar distintos dispositivos SCSI, como varios discos rígidos, unidades de disco compacto y unidades de cinta, sobre un mismo bus SCSI mediante un único controlador.
NOTA: No todas las implementaciones de la interfaz SCSI son totalmente compatibles. La capacidad de los discos disponibles está comprendida entre 210 MB y 9 GB.
La velocidad de transferencia característica de los discos rígidos SCSI es de 1 0 MBps. El rendimiento de la interfaz SCSI puede superar realmente el de cualquier otro tipo de interfaz en operaciones de acceso a diversos dispositivos.
lnterfaz SCSI-2
La interfaz SCSI-2, presentada en el año 1991, significó un adelanto con respecto a la anterior de la misma línea porque incorporó un juego de comandos con fines de control y ofreció una velocidad de transferencia mayor. Las interfaces con mayor velocidad de transferencia se conocen también con el nombre de Fast SCSI y Wide SCSI. Esta norma permite utilizar unidades de disco rígido de 4 GB de capacidad máxima. La interfaz Fast SCSI alcanza velocidades de transferencia de 1 0 MBps, mientras que la correspondiente interfaz Fast and Wide amplía la ruta de datos de 16 bits a 32 bits y alcanza una velocidad de transferencia superior a los 40 MBps. La inter-faz SCSI-2 se utiliza en aplicaciones críticas y en servidores de alta potencia y gran costo.
lnterfaz Fast/Wide SCSI
La interfaz Fast SCSI utiliza cables y circuitos para duplicar la velocidad de transferencia entre un dispositivo SCSI y un controlador del mismo tipo. El incremento de la velocidad de transferencia se logra mediante la ampliación de la ruta de datos a 32 bits con un cable adicional. Si ambas técnicas se aplican simultáneamente, la interfaz resultante se denomina FastíWide SCSI.
lnterfaz SCSI-3
La interfaz SCSI-3 constituye una norma nueva que aumenta la cantidad de dispositivos con soporte a 16. Los cables para unir los dispositivos son más largos e incluyen tecnología de óptica de fibras. Un nuevo conector de 68 pins proporciona una ruta de datos de 32 bits. Se agregan comandos nuevos para trabajar con servidores de archivos y dispositivos de cinta de audio digital (DAT). Se pueden utilizar distintos tipos de conectores sobre un mismo bus SCSI. También el diseño de los terminadores es estándar. La interfaz SCSI-3 se lanzará al mercado en 1997.
Arreglos de discos
Los arreglos de discos aumentan la capacidad, la velocidad y la confiabilidad de las unidades. Se trata de varios discos que pueden funcionar de manera independiente o emular en conjunto un disco de mayor tamaño. La tecnología se denomina habitualmente Arreglo Redundante de Discos de Bajo Costo (Redundant Array of Inexpensive Disks RAID) y tiene, de acuerdo con la Junta Asesora correspondiente, nueve niveles distintos. Cada nivel proporciona un grado de confiabilidad y de diseño redundante para superar fallas. Los números que individualizan estos niveles no indican superioridad de uno con respecto al otro.
RAID 0 El nivel RAID 0 apunta a mejorar el rendimiento, no la confiabilidad. En esta configuración, los datos se distribuyen uniformemente en los diversos discos, situación que permite un acceso más rápido.
RAID 1 El nivel RAID 1 emplea la técnica de discos en espejo y la técnica de duplicación de discos. Dos unidades de idéntica capacidad almacenan los mismos datos. Si no es posible leer los datos de una unidad (o si no es posible grabar datos en ella), se utiliza ¡a otra unidad.
RAID 2 El nivel RAID 2 es el paso siguiente en cuanto a complejidad. Las unidades individuales del arreglo operan en paralelo, aumentando así la velocidad de transferencia. Por ejemplo, si el arreglo comprende ocho unidades de disco, se puede leer todo un byte en la misma cantidad de tiempo que llevaría leer un solo bit. A fin de aumentar la confiabilidad, los sistemas RAID 2 utilizan discos redundantes para superar los errores. La cantidad de discos redundantes utilizados depende del particular algoritmo de detección de errores que se emplee. La técnica respondió a la suposición de que la mayor parte de los discos rígidos sufre desperfectos irrecuperables. Los adelantos tecnológicos han demostrado que esta situación ya no es frecuente y han dado al nivel RAID 2 un cierto matiz de antigüedad excepto en condiciones de exigencia extrema de los proyectos.
RAID 3 Aunque muchos supongan que el nivel RAID 3 significa un escalón más alto con respecto al RAID 2, esto no es verdad. El nivel RAID 3 constituye un escalón más bajo. Utiliza la misma tecnología que el nivel anterior, pero sólo busca errores de paridad. No proporciona medios para detectar y recuperar todo tipo de error. Como RAID 3 realiza la comprobación de paridad, se necesitan menos unidades correctoras de errores.
RAID 4 Los sectores de los discos se dividen en diversas unidades y después se leen en forma consecutiva, como si provinieran de un único disco más grande. Se utiliza además una unidad de paridad adicional.
RAID 5 El nivel RAID 5 utiliza un esquema de franjas de datos (striping) para copiar los sectores, con comprobación de paridad. Todas las unidades de¡ conjunto llevan a cabo funciones de detección de errores.
RAID 6 El nivel RAID 6 es idéntico al nivel 5 con una unidad adicional de paridad. Esto significa que no habría pérdida de datos aunque dos unidades de¡ conjunto sufrieran desperfectos.
DISCOS FLEXIBLES (DISKETTES)
Los diskettes fueron el primer método de almacenamiento antes de que surgieran los discos rígidos. Aún hoy se utilizan como método conveniente 'para transportar e intercambiar información y hacer copias de seguridad de los sistemas monousuarios. Todas las PC están provistas de por lo menos una disketera. Si bien difieren mucho en cuanto a tamaño y capacidad se refiere, todos los diskettes funcionan esencialmente de la misma manera.
El funcionamiento de los discos flexibles es semejante al de los discos rígidos: tienen cabezas para leer y grabar la información en el medio magnético. La unidad tiene un motor que hace rotar un eje y el disco, y otro motor de pasos que desplaza la cabeza lectora / grabadora hasta el sector y la pista que corresponda. A diferencia de lo que ocurre en los discos rígidos, en los diskettes la cabeza lectora/grabadora está realmente en contacto con la superficie del disco.
Las unidades de disco flexible se clasifican según la capacidad de los diskettes que pueden leer. Las unidades de doble densidad y 5 1/4 pulgadas sólo leen diskettes de doble densidad y 5 % pulgadas de diámetro,, mientras que las unidades del mismo tamaño y alta densidad pueden leer diskettes de alta y de baja densidad, Las unidades de doble densidad y 3 1/2 pulgadas leen diskettes de ese tamaño y doble densidad, mientras que las unidades de 3 '/2 pulgadas y alta densidad leen diskettes de alta y de baja densidad.
Hay unidades que funcionan con distintas velocidades. En la tabla siguiente se indican los tres tipos de velocidad posibles.
Densidad Velocidad de datos
Normal 250 Kbps (31 KBps)
Alta densidad 500 Kbps (62 KBps)
Muy alta densidad 1 Mbps (ó 125 KBps)
En un sistema que sólo tiene unidades de disco flexible, la primera unidad (que se identifica como A:) es la que se adopta por default para inicializar el sistema.
Se puede instalar una sola unidad de disco flexible o dos de distinto tipo y tamaño.
CONTROLADORES DE DISCOS FLEXIBLES
Los controladores traducen las señales lógicas de la computadora en pulsos eléctricos que la unidad de disco puede "comprender'. Estos controladores pueden ser dispositivos separados, pueden estar anexados al controlador del disco rígido o pueden estar incorporados en el motherboard. El circuito integrado 765 lleva a cabo estas funciones.
Por razones de compatibilidad, la versión del BIOS del sistema es un factor determinante para la elección del controlador. Las versiones más antiguas del BIOS no cuentan con las instrucciones necesarias para que el chip 765 pueda manejar unidades de 3 1/2 pulgadas. La rutina de preparación preliminar del sistema (system setup) indica qué tipo de dispositivo cuenta con soporte en el BIOS.
Cuando se instala una unidad que no cuenta con soporte, los caminos para resolver el problema son tres: actualizar la versión del BIOS, actualizar el controlador o emplear algún software de control de dispositivos que permita al sistema reconocer la nueva unidad. Habitualmente, el fabricante de la unidad de disco es quien proporciona el
software de control pertinente, el cual funciona conjuntamente con el archivo DRIVER.SYS sí el sistema operativo es el DOS.
DISKETTES
Hay dos tamaños de diskettes flexibles: 3 Y2 pulgadas y 5 Y4pulgadas.
- Diskettes de 5 Y4 pulgadas
Cuando IBM anunció al mercado la PC original, la unidad de disco flexible de 5Y4 pulgadas era la unidad estándar. Los primeros diskettes tenían una sola cara magnetizable, es decir, sólo era posible grabar datos en una de las caras, de modo que la capacidad total del diskette era de sólo 160 KB. En los diskettes de doble densidad, se pueden grabar datos en ambas caras y la capacidad total es de 360 KB. Los diskettes de alta densidad también tienen dos caras magnetizables, pero emplean un recubrimiento magnético de textura más fina que permite grabar más datos por unidad de superficie y la capacidad es, por consiguiente, de 1,2 MB.
Las unidades de discos flexible son compatibles con los modelos anteriores. Por ejemplo, una unidad de 5 1/4 pulgadas y alta densidad debería estar en condiciones de leer y grabar datos en diskettes 160 KB, 180 KB, 320 KB, 360 KB y 1,2 MB.
Diskettes de 3 1/2 pulgadas
El diskette de 3 1/2 pulgadas se difundió en el ámbito de las computadoras Apple antes que en el mundo de las PC. En la actualidad, ha reemplazado casi totalmente al diskette de 5 1/4 pulgadas y se ha transformado en la unidad estándar de la industria. La mayoría de los proveedores distribuye el software de sus máquinas en diskettes de 3 1/2 pulgadas y exige un pedido especial cuando el usuario necesita diskettes de 5 1/4.
El diskette de 3 '/2 pulgadas y doble densidad puede almacenar 720 KB de información, mientras que el posterior diskette de alta densidad tiene 1,44 MB de capacidad. Una unidad de 3 1/2 pulgadas y alta densidad puede también leer y grabar información en diskettes flexibles de 720 KB, Existen en el mercado diskettes de muy alta densidad (densidad extra), que tienen una capacidad de 2,88 MB, pero exigen un mecanismo diferente en la unidad,
La funda que protege el diskette flexible de 3 1/2 pulgadas es mucho más rígida y tiene una placa de metal que cubre la zona de acceso de la cabeza lectora/grabadora, circunstancias todas que hacen de este tipo de diskette un medio mucho más seguro
para almacenar datos.
A veces puede haber confusión debido a los distintos tipos de diskettes existentes en el mercado.
Tamaño de Caras Cantidad de Cantidad de capacidad total
diskette disponibles pistas por cara sectores por cara
5 Y4 HD 2 40 18/9 360 KB
5 Y4 HD 2 80 15 1,2 MB
3 Y2 DD 2 80 19 720 KB
80 18 1,44 MB
3 Y2 QD 2 80 36 2,88 MB
Muchos fabricantes todavía ofrecen soporte para los antiguos diskettes de 5 Y4 de capacidad reducida, 160 KB, 18C) KE3 y 320 KB, aunque este tipo de diskette se considera obsoleto. Gran parte de los distribuidores ya no presenta las nuevas versiones de su software en diskettes de 5 Y4 pulgadas (360 KB). El tipo de unidad instalada determina el formato que cuenta con soporte en el sistema en cuestión.
Sistema Operativo en disco
El sistema operativo de¡ disco es la ultima componente a tener en cuenta de los diskettes. Tal como ocurre con los discos rígidos, los dískettes flexibles deben estar formateados para un sistema operativo en particular, para que dicho sistema operativo pueda reconocer y almacenar datos en ellos. En los sistemas con DOS, esta operación se lleva a cabo con el comando FORMAT. Por lo general, es posible formatear y leer diskettes de baja densidad en unidades de alta densidad. Pero una unidad de baja densidad no podrá leer un diskette tratado de esta manera.
Sin embargo, se puede dar formato de baja densidad a un diskette de baja densidad en una unidad de alta densidad utilizando los parámetros adecuados del comando FORMAT. Por ejemplo, se puede formatear un diskette flexible de 3 Y2 pulgadas y 720 KB en una unidad de 1.44 MB. Pero la inversa no es cierta: no se puede formatear un diskette de 3 Y2 pulgadas y 1,44 MB de capacidad en una unidad de 720 KB.